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专访北大教授其鲁:锂电池是未来动力的方向

发布时间:2016-03-30

未来技术方向还是锂电池


  笔者:您认为未来动力电池发展的方向是什么?随着动力电池的爆发式增长,关于其回收利用也被国家提上日程。

  其鲁:未来动力电池的方向,用在混合动力车的是使用了多元金属氧化物正极材料的高功率锂电池。在纯电动车上,方向应该是尖晶石的锰酸锂。日本纯电动汽车上用的是锰酸锂材料,之所以叫做尖晶石,是因为锰酸锂有不同电压、不同结构,在命名上会有差异。在尖晶石的锰酸锂技术上,我们已经跟踪了20多年,今后会从一代到二代再到三锂电池是未来动力的方向代,不断地推向市场,比如奥运会、世博会上用的就是这一技术。

  另外锂空气电池也在不断研究中,未来电池的方向还是在锂电池圈里,不管是锂作为正极还是负极。

  动力电池在电动汽车上使用之后,可以回收用于储能利用,之后再作为资源回收利用。比如奥运投运的上百辆电动公交车,运行3年之后,用于风电和光伏的储能。**,再回收作为材料再利用。

  笔者:现在石墨烯炒的很热,但很多人认为石墨烯不切实际。

  其鲁:石墨烯是进入本世纪来才发现的一种新材料,有很好的物理导电性。有报道称,石墨烯电池充电时长8分钟可行驶1000公里。8分钟充电,今天的多元正极金属复合氧化物电池也可以做到,大概用10C的倍率去充电。从材料角度看,石墨烯导电性能好,但由材料推导到电池再推导到电动车上,概念一样吗?

  10C倍率意味着什么?通常行驶100公里,小轿车至少需要15千瓦、20千瓦的电池,如果要行驶1000公里,要用几百千瓦的电池。如果再用10C去充电,动力得多大?今天的城市电网根本做不到这一点。虽然技术上可行,但实际上做不到。对电动汽车来说,不能仅看行驶里程,一辆车上完全载电池不载人的话,意义何在?应用单体积或者单位重量的电池,能驱动一定重量的电动汽车或者能量密度来描述电动汽车的先进性。

  动力电池性能质量有待提升

       笔者:您是我国钴酸锂、锰酸锂电池正极材料主要奠基人,是2008年奥运会、2010年世博会电动汽车用动力电池项目以及国家“十一五”863电动汽车动力锂电池项目负责人。经过多年发展,中国动力电池现状如何?

  其鲁:我2000年回国后,迅速打造了****条钴酸锂生产线,用了1年左右,实现了中国钴酸锂生产零的突破。之后,我们研制并生产出两大类锂电池,一是高容量的锰酸锂电池,一是高功率的多元金属氧化物复合材料的锂电池。北京奥运会期间及之后,确保了50辆电动车和数百辆混合动力公交车安全**运行。

  现在锂电池成本已急剧下降,十年前,中国的锂电池隔膜每平米要三四十元,现在无论是锂电池的正极材料还是负极材料已经很便宜了,据说有隔膜电池厂家已做到两三块钱。锂电池迅速发展的同时,也暴露出电池爆炸等安全问题。锂电池需要在今后几年之内做得更小、更轻、更安全可靠、更便宜,电池的整车技术也需要赶超。希望整个行业能将锂电池做强做大,而不是一提到中国制造就是劣质廉价产品的代名词。

  笔者:工信部暂??统涤萌绯?,对此怎么看?

  其鲁:这有点偏激、片面。10年我就曾说过,三元锂电池不适合于纯电动汽车,但在混合电动车上可以用。在试验中,三元锂电池在快速充电中,热量不能迅速释放,使爆炸性可能性增加。

笔者:现在的磷酸铁锂技术呢?

  其鲁:磷酸铁锂技术没有发展未来。5年前,磷酸铁锂电池占据市场的绝大多数,*近两年三元锂电池迅速增加。但前者寿命差、安全性差、体积大、能量密度低,性能上不及三元锂电池。

  笔者:国务院常务会议提出要实现动力电池实质性突破,工信部出资5亿成立了9家企业组成的动力电池研发平台。

  其鲁:这9家企业,除了天津力神,均是国有汽车制造企业。他们的特长是做汽车,但突破电池瓶颈需要基础人才,技术的累积不是简单花钱就能办成的事。

  聚焦偏远的无电人口储能利用

  笔者:就储能来说,日本走在世界前列。您认为政府应该给予政策或者补贴支持吗?

  其鲁:尽管其在储能技术方面着手早且领先世界,但在日本,因其电网延伸到每家每户,家庭式的光伏发电使用广泛,产生的余电随时进入电网,储能应用并不多。但在中国,我们是在荒郊野外等地势空旷的地方,发展大规模、集中式清洁能源发电。由于风光的间歇性,瞬时电力对电网的冲击大。而日本80%甚至更多的家庭拥有自家屋顶,家庭式光伏发电对电网冲击的作用力与集中式相比是不同的。

  对储能行业来说,政策补贴应依据市场行为来定。另外希望国家能够多支持基础研究,踏实认真练好基本功。

  笔者:在中国,发展集中式光伏对电网有冲击,发展分散式自有屋顶极少,那该如何破题?

  其鲁:我们现在解决家庭式储能问题就集中在较为偏远地区的无电人口。如西藏约70万藏民没有用上电。其他偏远地区如云贵川、新疆、内蒙古等地区的无电人口,加起来也是一个不小的数字。

  三年前我们在内蒙古二连浩特的几十户牧民开展光伏发电+储能试验。结果显示,在牧民家里,除了取暖用电外,包括做饭、电冰箱、电视、电焊切割、牛羊挤奶等电力都能提供。每家装3-5千瓦,由当地政府补贴85%。每年牧民因柴油发电机、家电、电动摩托车等用电就能省1万多块钱。*重要的是改变了交通闭塞,让他们联通世界,了解信息。

  现在我们和西藏的那曲地方政府也有了初步合作意向,作为扶贫的重要手段。这和以往的光伏扶贫概念不同,以往的光伏扶贫资金是大规模集中建设,钱拨给发电企业,但游牧民太分散,不能真正从中受益。


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