陈军院士谈电池创新:未来两年要突破600Wh/kg的固态电池研发

发布日期:2024-04-29     60 次


人们的日常生活中已离不开电池。以我国飞速发展的新能源汽车为例,电池堪比电动汽车的“心脏”。

3月8日,十四届全国人大二次会议第二场“代表通道”集中采访在人民大会堂中央大厅北侧举行。全国人大代表、南开大学副校长、中国科学院院士陈军在电池创新的进展时介绍,目前,固态电池是全球各国竞相研发的重点。




其团队已研发出400Wh/kg的新型固态电池样品,比目前市场上最先进的300Wh/kg公斤的锂离子电池能量密度超出30%。

“未来一到两年,我们要突破600Wh/kg的固态电池研发,充一次电,电动汽车就可以跑1000公里以上。”陈军说。此外,在电池快速充电、低温性能和安全性能方面,也都要大幅提升。

电池技术之所以需要持续创新,在陈军院士看来,是因为“目前电动汽车跑得不够快、充电也不够快,特别是在寒冷天气还容易趴窝等,这些现象的背后实际上都跟电池有关,因此研究性能更好、更加安全的电池,无论是在电动汽车行业还是储能领域都是重大科技问题。”

据陈军介绍,其团队开发了超越传统的电池新体系,提出了新的电池工作原理,创制了新的电池材料,让电池的能量密度大幅提升,电动汽车的行驶里程大大提升。同时,团队设计制备了可以全天候、宽温域工作的阻燃电解液,可以在零下70℃工作的大容量电池,还开发了基于我国丰产元素的低成本可充钠电池、锌电池,这为未来的大规模储能提供技术支撑。

值得关注的是,目前,固态电池已成为各国竞相研发的重点。陈军特别指出,“固体电池一旦产业化,就会改变现有的电动汽车产业格局,开辟电动航空等新兴市场,这是一个在全球具有引领性的技术变革,我们也积极去抢占动力电池和电动汽车未来发展的制高点。”

在业内看来,固态电池——尤其是完全不含液态电解液的全固态电池,跟现有的液体锂离子电池相比,之所以具有技术颠覆的潜力,是由于电池具有高安全性、高能量密度、高功率、宽温度适应性、材料的选择范围更广等特性。

根据全球资讯机构SNE research报告,到2030年,全球液态锂离子电池供应量将从2023年的687GWh增加到2943GWh,增加4.3倍,占电池市场的95%以上,全固态电池的供应量则会从2025年开始的0.2GWh,增加到131GWh,市场渗透率将达到4%左右。

中科院院士欧阳明高对此曾评价,“对于汽车技术而言,1%是很重要的市场份额,所以全固态电池的市占份额替代1%就已经具有突破性意义。”

不过,业内也大多认为,目前全球发展全固态电池产业面临的挑战巨大,具有跨学科的特性、技术门槛极高,包括材料界面、工艺、产业链、设备等。


资料来源:欧阳明高院士公开演讲

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资料来源:欧阳明高院士公开演讲


硫化物固态电解质


例如材料层面,欧阳明高院士曾坦言,“硫化物电解质化学稳定性、空气稳定性很差,批量生产很难,基础硫化锂很贵,需要压低价格。此外,硅碳负极体积膨胀大,而锂金属负极现在还不成熟。”

要解决这些问题,需要产学研联合起来建立协同创新平台,共同突破全固态电池产业化的关键技术。

因此,为推动电池创新的产业化,据陈军院士在此次“代表通道”上介绍,南开大学牵头成立了天津新能源创新创业联盟、特种化学电池全国重点实验室等,在这里,其将进一步培养人才,将电池的成果孵化、转化,推向市场。


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