新能源汽车产业迎来机遇期 锂离子电池未来更精彩

孙晓霞

10月9日，美国得州大学奥斯汀分校John B Goodenough教授、纽约州立大学宾汉姆顿分校M.stanley Whittlingham教授和日本化学家Akira Yoshino，3位杰出的科学家凭借在锂离子电池领域面作出的卓越献而获得2019年度诺贝尔化学奖。在诺奖花落锂电的热潮中，10月10-11日，2019第十四届动力锂电池技术及产业发展国际论坛（以下简称“论坛”）在福建宁德顺利举行。论坛由中国科学院物理研究所、有研科技集团有限公司主办，北京新材料发展中心、《新材料产业》杂志社、宁德时代新能源科技有限公司（以下简称“宁德时代”）承办，论坛旨在搭建锂电池行业交流合作的平台。

多方合力 共促锂电产业发展

论坛开幕式由北京理工大学教授、中国工程院院士吴锋主持。中共宁德市委书记郭锡文，中国科学院物理研究所（以下简称“中科院物理所”）党委书记、副所长文亚，宁德时代董事长曾毓群分别在开幕式上致辞。

吴锋院士在开幕式上表示，我国动力电池产业经过多年的发展目前已经取得了斐然的成绩，中国10大领先领域排名第2位的就是锂电池，目前我国具有完整的电池产业链，包括宁德时代新能源多家电池企业成功跻身国际一流。为进一步探讨我国电池行业未来发展之路，此次论坛以动力电池产业为主题，围绕行业普遍关心的固态电池、新型电解质等问题展开深入研讨。他说，相信此次论坛通过广泛交流一定可以凝聚共识，为政府、企业、研究机构开拓思路，共同推动锂电产业的创新发展。

郭锡文指出，宁德紧抓经济高质量发展的主线，尤其是通过锂电新能源、新能源汽车、不锈钢新材料和铜材料4大主导产业的迅速壮大，逐步成为全国乃至全球知名的产业地标。其中，锂电新能源产业依托宁德时代、宁德新能源科技有限公司2家龙头企业，引进了37家配套企业，涵盖正负极材料等核心部件，宁德成为了消费类电池和动力电池的生产基地。当前，宁德形成了4大产业集群全部布局、全面融合、全面发力的新格局。未来几年，宁德有望成为中国东南沿海最具竞争力的新能源汽车产业基地。

文亚在致辞中讲道，在3位科学家因改变世界的锂离子电池而摘得诺贝尔化学奖之际，锂离子电池业界人士欢聚一堂，共同响应并积极落实国家能源发展战略，共商锂离子电池发展的未来。文亚介绍，中科院物理所在几十年的发展过程中，不仅对基础研究作了很多的工作，而且在应用方面也作了大量的工作。特别是锂离子电池的研究方面，陈立泉院士带领团队自1976年开展有关基础研究工作，他几十年来先后负责参与了国家重点研究计划和科学院A类先导重大研究任务，在锂离子电池先后获得了隔膜材料、固态锂离子电池等多项原创性成果，在国内外取得了重要的影响。文亚指出，2019年正好是物理所与ATL合作20周年，未来双方将在动力电池系统、储能系统领域持续深入开展合作，推动联合人才的培养，充分发挥各自的优势，力争产出一批一流的成果。文亚说，中科院物理所将继续瞄准世界科技前沿和国家战略需求，实现前瞻性研究，进一步推动原创成果的转移转化和产业化，支撑创新战略的发展实施，推动相关技术和产业的更大发展，为中国跻身创新国家的行列作出更大的贡献。

曾毓群在致辞中认为，当下全球汽车产业和新能源产业迎来了百年未有的机遇。中国在新能源汽车方面取得了举世瞩目的成绩，从单轮驱动转向了双轮驱动，成本明显下降，基于锂离子电池的储能设施初步具备了商业推广条件，由此可以预见可再生能源、先进储能、5G通讯等先进技术的融合，将引领下一步能源和交通革命，而锂离子电池将成为能源互联网和交通互联网变革交互的基点。面对新形势新机遇必须借助科学力量，才能最大限度发挥动力电池在这场革命中的基础作用。近年来宁德时代持续加大研发投入，近3年研发投入约50亿元，目前已经研发成功15min快充、超强寿命、C2P、高集成动力电池平台等先进技术。他表示，宁德时代坚持开放和创新，希望和专家学者携手攻关一批关键技术，共同推动锂离子电池全产业链资源贯通，助力汽车电动化进程，为人类新能源事业的发展作出应有的贡献。

大咖交流 探讨技术与产业难题

论坛以清华大学教授、中国科学院院士欧阳明高的高质量报告拉开交流的序幕。欧阳明高作了题为《新能源汽车与新能源革命——清华团队的探索和实践》的报告，介绍了团队在混合动力汽车、燃料电池和氢动力、纯电动和動力电池方面作出的探索，如对动力电池的安全性进行了“三位一体”的研究，包括安全性、耐久性、动力性。欧阳明高认为，未来新能源汽车会从目前初级阶段经过新能源智能化双向并行发展，进入新能源智能化电动汽车新时代，2025年是一个关键节点，而2035年则是进入成熟阶段的重要节点。他表示，经过2001年以来近20年的积累，我国电动汽车产业化正在引领全球，可再生能源建立中国优势、人工智能走在世界前列。他说，预计2020到2035将是动力电动化、能源低碳化和系统智能化协同发展，汽车物联网、能源互联网、信息互联网三网融合，创造新能源汽车与新能源革命中国奇迹的新时代。

中国科学院金属研究所研究员、中国科学院院士成会明就《碳纳米管和石墨烯在锂电池中的作用》这一报告与大家进行了交流。他介绍说，碳纳米管和石墨烯可以改善锂离子电池的性能，从而扩展其应用，具体来说体现在4个方面：一是调控活性溶质，针对不同的电池如锂离子电池、锂硫电池、锂空电池等，调控的方式也不近一样；二是为电池提供强有力的质子传输和电子传输的路径；三是纳米碳在最近比较活跃锂金属领域有很重要的作用；四是碳纳米管和石墨烯功能活性非常好，因此在构建柔性电池或者未来的可穿戴电子里可能会发挥比较重要的作用。同时，成会明表示，实际上目前除了石墨烯导电添加剂得到实际应用以外，其他几方面都还没有得到实际应用，所以石墨烯的实际应用还面临着很多挑战，包括可靠的制备技术、结构与性能的精确控制、比较好的工艺加工性的调控。

宁德时代副董事长、首席战略官黄世霖分享了《迎接动力及储能电池市场化推广的挑战》的报告，介绍了动力电池发展的趋势和挑战、现有动力电池发展状态、技术及方案优势、打造良好的电动车使用环境等内容。黄世霖认为，当前电动汽车市场化发展有瓶颈，主要瓶颈表现在3方面：一是购置成本高，前几年电动汽车的销售会导致过度依赖补贴政策和政策扶持，随着补贴政策的退出，成本压力问题开始凸显；二是电动汽车在使用过程中，便利性显得比较差，主要体现在充电时间很长，以及充电的站点比较少，这样就带来里程焦虑、充电不方便等问题，使得电动车的用户体验比较差；三是电动汽车的安全可靠性有待提高。黄世霖表示，动力电池的发展需要对进行一系列技术攻关，首先是逐渐推出快充技术，提升电动汽车的便利性，如10～15min充满，这是一个有待突破的技术挑战；其次是提高动力电池的高能量密度，希望可以打破300Wh/ kg；第三，延长动力电池的循环寿命，如实现15 000次以上；第四，提升动力电池的可靠性、耐受性，实现可在-30～60℃使用；最后，要降低动力电池的成本，这也是非常关键的动力电池技术进步。

此外，锂电领域的众多学者专家进行了技术进展分享与产业推进交流。清华大学教授慈松作了题为《5G时代电池系统技术发展机遇与挑战》的报告，探讨了能源革命形势下信息通信产业和能源产业的交叉融合方法，实现5G弹性负荷调度和海量闲散能源资产与电网紧密互动的新型联合调度运行方法和商业模式。清华大学教授张强分享了《金属锂负极中锂枝晶和液固界面膜》的报告，介绍了通过引入纳米骨架，为稳定循环提供契机从而实现控制界面的化学反应。南开大学教授高学平作了题为《锂硫电池用硫电极体积比容量的提升策略》的报告，介绍了采用重基质氧化物材料，来保证硫的活性物质实现较高利用率，这是实现硫电池的重量能量密度和体积能量密度同步提升的策略。北京当升材料科技股份有限公司的宋顺林分享了报告《后补贴时代三元材料的进阶之路》，介绍了目前主流动力电池正极材料中以高能量密度为突出优势的三元材料，并对未来三元材料的发展趋势进行了预测。

解决之道 新体系和新材料

在最后的论坛总结环节，论坛学术委员会主席、中國工程院院士陈立泉对论坛进行了点评。陈立泉从战略的高度，分析了“电动中国”与“能源安全”的关系。

陈立泉介绍，我国的矿物能源很长一段时间都处于富煤、少气、缺油的状态，而据中国工程院的咨询报告显示，从现在到2050年我国自产石油约1.8亿t/a。在石油缺乏的现状下，还需要做到石油对外依存度不能大于50%，所以只能发展电动交通。陈立泉表示，“电动中国”包括电动汽车、电动船舶以及电动飞机。2014年，马斯克曾经预计，当电池的能量密度提升到400Wh/kg时，电池就能击败燃油，进而使得电动飞机就成为可能，实现洲际飞行。如今，电池的能量密度刚刚超过300Wh/kg，马斯克表示5年内电动飞机就可诞生。可见，发展电动飞机指日可待。陈立泉分析，在初始阶段，全电动飞机的运营将限于短距离，如1 111km的范围；而使用具有800Wh/kg比能量的电池的全电动飞机则是可行的，随着电池组比能量和飞行距离的增加，各个大陆航空网络将开始整合。

陈立泉认为，为了解决能源安全问题，必须使得现在的电动汽车成为能源互联网的一部分，真正形成能源互联网。目前，我国“弃水、弃风、弃光”的发电量近1 100亿kWh，电动汽车加入能源互联网，既可以消耗从太阳能、风能、核电获得的低谷电，也可以给电网补充电，或者是把低谷电存起来卖给电网。可见，“电动中国”的关键是动力电池、储能电池和新能源形成能源互联网，而解决方案则是通过新体系和新材料得以实现。

陈立泉说道，锂电池改变了人类的生活各个方面，3为锂电池科学家荣膺诺贝尔奖当之无愧。未来，锂电池必将在交通电气化、能源低碳化和设备的智能化方面，担当起十分关键的作用。

（经现场报告实况整理，未经报告嘉宾审定）