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其鲁:车用动力锂电池及其正极材料技术发展研究

来源:中国电池杂志-中国电池网作者:武月  2014-11-13 23:49点击: 二维码
【导读】在11月13日成都召开的2014年第二届中国(成都)锂电新能源产业国际高峰论坛上,北京大学教授、本次论坛学术委员会主席其鲁教授做了《车用动力锂电池及其正极材料技术发展研究》的专题报告。

其鲁:车用动力锂电池及其正极材料技术发展研究

中国电池杂志-中国电池网11月13日讯(武月 杨阳成都报道)在11月13日成都召开的2014年第二届中国(成都)锂电新能源产业国际高峰论坛上,北京大学教授、本次论坛学术委员会主席其鲁教授做了《车用动力锂电池及其正极材料技术发展研究》的专题报告。以下是其鲁教授的演讲报告:

其鲁:大家下午好。

又一次有机会能够利用二三十分钟的时间把我们过去的工作做一个总结,非常高兴。

今天我要讲的是和汽车有关的车用锂离子电池和相关的关键材料。在国内,我们搞了十多年的锂电池材料、锂电池,也涉及到了很多电动车方面的工作。

有几个问题需要关注一下,在过去的十多年当中,中国的电池材料、电池、电动汽车的发展,就像波浪一样,有高有低,也遇到了各种各样的问题。

今天我主要想从几个方面强调一下,强调的依据就是大量的实验结果。电动汽车到了今天,追求的是安全性和可靠性,另外一个是舒适性。所以对电动汽车毫无疑问提出了另外的要求,像上午几位专家提到了一样,行驶接续的问题、安全问题、可靠性问题、成本问题等等,有些问题是可以考虑解决的,有些问题完全可以从材料的角度、电池的角度把它处理好。比如电池的正极材料,高电压、高容量、高密度是我们研究和追求的非常重要的方向。高电压和高容量,大家比较容易理解。但是高密度的问题,到目前为止在这个问题上还有些混乱。举两个例子,除了正极材料当然也有负极材料,在过去的二十多年当中,不断有人从纳米材料、碳纤维、石墨稀等这些角度做过很多文章,在这些文章中都在说电池未来应该是如何的、电动汽车是如何的,但是在大量的实际当中发现,尤其这些纳米材料。物理密度低于微米的、颗粒直径小于微米的纳米材料,事实上在电池的应用中是非常麻烦的。在制作过程中出了问题,密度小,基本上不是高功率的电动汽车需求的电池。还有一个问题是在常温和低温下需要非常良好的导电性,导电性的问题在过去的五年当中,表现矛盾尤其突出。有很多电池在常温下可以正常工作,但是接近零度的时候,容量继续衰减,变换性能受到很多影响,到了零下十度、零下二十度的时候,电池性能损失极其严重。最近和东北地区的搞电动汽车的朋友们讨论过这方面的问题,很少有人敢把锂电池拿到东北的电动汽车上做测试。所以,电池不仅在好的常温下有好的性能,归根到底就是它的导电性,另外在低温下也要关注这个问题。热稳定性是直接导致电动汽车安全性的重要因素。

从电池的角度,我们要考虑到它的安全性能可靠性,电动汽车的安全性和电池的安全性能关系太密切了。当然了,也不是说电动汽车的安全问题都是锂电池产生的,发生的数十起电动汽车爆炸的问题,很多原因是由于电池的不当使用导致的,当然也有其它一些原因。

另一个问题是高容量密度的问题,简单说就是是否可以尽可能多地储藏电能的问题,这是储能的问题。电动汽车只有高的能量密度,无论是体积还是重量,都是非常有利于在比较小的体积下、比较轻的重量下让电动汽车尽可能行驶比较全的距离,所以高能量密度对电动汽车是非常重要的。上午很多专家提到了混合动力汽车的问题,还有插电式混合动力电动汽车的问题。这样的汽车涉及到的是高功率问题,电池需要在比较小的体积下,比较轻的重量下,尽可能承受大的充放电电流,而且具有良好的寿命。高功率和高容量,很难在目前的状态下让它两全其美,或者可能涉及一种高容量电池满足纯电动车的需要,满足储能的需要,或者一种设计一种高功率电池,让它满足混合动力车的需要或者电动工具的需要,至少目前要从这几个角度考虑问题。

关于电动汽车,我们有些思路也应该发生一些转变,上午也讨论这样的问题,比如续航里程的问题,充电快慢的问题。经常有人提出来,我们的车要超电动汽车,要超过燃油汽车,要充一次电跑五百公里,那没有问题,但是搭载上这样的电池,重量是多少呢?成本代价是多少呢?就是我们面临和需要解决的问题了。所以续航里程跟快慢要根据实际情况处理好,在中国目前的状况下,我认为电动汽车,电池的性能完全可以从不同的角度满足需求。电能来源的多样化也是一样,下面我会谈到这个。

在中国我们是最早介入电动汽车的。我们当初介入电动汽车也是迫于无奈,因为我们做出了渐进式锰酸高容量电池之后,没有电动汽车怎么办呢?我们得了解电池到底合不合适,要了解各种情况下的电化学性能,最后逼得没有办法,只好参与电动汽车了。在2007年的时候北京奥运会之前,北京有数百辆汽车使用了多元负荷氧化物高功率电池,就是今天大家所说的三元电池。这样的技术在今天的中国,也有成千上万辆在使用。今天尤其把这方面的技术性能跟大家介绍以下。

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[责任编辑:赵卓然]

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