石墨烯短期难“上车” 燃料电池汽车是世界公认的未来发展方向,但关于未来的电池技术,现在各方在探索多种路线,如铝空气、锂硫等,而当前炒得最

石墨烯短期难“上车”

燃料电池汽车是世界公认的未来发展方向,但关于未来的电池技术,现在各方在探索多种路线,如铝空气、锂硫等,而当前炒得最热的是石墨烯,您对它的应用前景怎么评价?预计何时能应用于新能源汽车?

欧阳明高:据我了解,现在出来的关于石墨烯在电池中的应用,基本依据都是在刊物上发表的文章,没有几个真的拿出可以在实验室做实验的完整电池。电池的研究分为很多层面,现在的各种相关报道都属于材料基础研究,之后还要进行材料应用研究,再做电极,然后是做单体,接下来才是做系统。所以从材料的基础研究到真正的规模应用,中间的层次比较多,可能会遇到很多问题,我们不能指望基础研究的每一个突破最后都能在车上应用。但是这并不意味着石墨烯就不能在电池上应用。

现在石墨烯在电池里主要是作为一种导电增强剂添加在正负极材料上,增加充放电倍率。石墨烯最早可能会在消费类电子产品上应用,比如手机、很小的钮扣电池、薄膜电池、可折叠电池等。但我相信科学想象空间非常大,还是要看它未来的发展,相信未来会有很好的发展前景。

商、乘电池路线应有区别

2015年来看,原来国内磷酸铁锂电池占绝对主导地位的情况正慢慢发生变化,越来越多的车企开始或已经采用三元锂电池,国内的新能源汽车动力电池技术现状是怎样的?您认为新能源车企应如何选择自己的电池路线?三元锂电池是否可以很快全面取代磷酸铁锂电池?

欧阳明高:关于电池的技术路线,我主张乘用车与客车有所区别。现在乘用车的电池技术路线的主导是高比能量的电池,因为其核心问题是解决续驶里程,解决方案就是加大比能量。以目前的电池水平,纯电动汽车的电池模块最高可达140瓦时/公斤,要实现这个目标,单体电池与成组电池的比大约是0.7,即单体电池比能量要达到180-200瓦时/公斤才能做到。

目前单体电池水平约为180瓦时/公斤,个别情况会达到200瓦时/公斤。总体上电池模块比能量水平多在120瓦时/公斤左右,单体电池则为160。

这一般是三元锂离子电池的现有比能量水平,磷酸铁锂电池要低一点,但它安全性更好。我们要继续发展三元锂离子电池,到2020年要实现单体电池300瓦时/公斤的目标,几乎比现有水平翻一倍。系统要达到200瓦时/公斤,也要提高近一倍。这是三元锂离子电池能够达到的水平,也是纯电动轿车用的主流电池。现在锂离子电池的正极是三元镍钴锰或镍钴铝,负极是石墨。300瓦时/公斤的负极材料要由碳变成硅和碳的复合体。

新能源客车选用的电池我们主张首先是高安全性,比能量可以相对低一点,因此当前应以磷酸铁锂为主。因为客车上人多,电池也比较多,与乘用车不一样,其核心问题更强调安全。

动力电池扩产需谨慎

您刚刚提到的”整车跑得快,电池跟不上“的问题,电池跟不上的原因具体是什么,是来自应用领域还是生产难度?

欧阳明高:为什么车可以做得出来而电池跟不上?因为动力电池是一个新兴产业,但对整车而言,国内已有很庞大的传统汽车产业,今年的30万辆与现在全国2000多万辆的年销量相比还是一个很小的数字,但是对电池行业而言是一个大数。到今年11月份,国内的电池用量到已经达到120亿瓦时,而原来的电动汽车产能规划没有这么大,动力电池是在消费类的小锂离子电池基础上发展起来的,在2014年,大概动力电池只占20%的份额,80%还是消费类锂离子电池。小电池要做成大电池,有很多技术问题,包括制造工艺等都不一样。

电池技术是比较复杂的,所以技术研发、验证都需要时间,不能随便拿到车上就用,即便车厂不担心,电池厂也会很担心,因此对扩大产能非常谨慎,不敢随便放大,从小规模到大规模需要一个周期。其实现在的周期已经偏短了,本不应上得这么快,太快必然会引起一些质量参差不齐、制造缺陷等各种问题。

如此大规模的用量需求对于国内甚至全球的电池行业而言都是史无前例的,它需要有跟上的时间。今年电池行业的投资就接近1千亿元,会新建1千亿瓦时的产能,在建和已有的产能会达到1800亿瓦时。全球最大的电池厂就在深圳比亚迪,它的产能140亿瓦时,制造工艺也很先进。

[责任编辑:赵卓然]

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