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欧阳明高:2030年动力电池全方位革新

放大字体 缩小字体 发布日期:2023-11-09 20:00:17   浏览次数:13
核心提示:2023年11月09日关于欧阳明高:2030年动力电池全方位革新的最新消息:日前,中国科学院院士、清华大学教授欧阳明高在新能源科学与交通电动化国际论坛上,发表了题为“高比能电池安全研究与高性能新型电池开发”的演讲。在演讲中,欧阳明高针对动力电池的安全与未来


日前,中国科学院院士、清华大学教授欧阳明高在新能源科学与交通电动化国际论坛上,发表了题为“高比能电池安全研究与高性能新型电池开发”的演讲。

在演讲中,欧阳明高针对动力电池的安全与未来发展进行了重点介绍,并对动力电池技术的发展作出了三个节点判断。

1、电池技术预计2030年会有一次全方位的革新

“电池技术的创新周期大约为30年,这一代锂离子电池真正应用是在2000年,我们预计2030年会有一次全方位的革新。”欧阳明高表示。

欧阳明高认为,锂离子电池用于动力,第一个问题就是安全,现在还在继续解决。

具体来看,从2000年开始的第一个十年,主要解决动力化安全问题。从2010年开始,手机电池就开始智能优化,如今的动力电池产业降本增效的主要途径是用智能化手段推动全动力电池全产业链的技术革新。

至于第三个十年,欧阳明高表示,“我们(团队)认为是新材料的换代,也就是以固态电解质研发为核心的全固态电池,预计2030年才会成熟。”

2、智能安全电池在2025年左右会实现产业化

不难看出,安全是动力电池技术发展的永恒主题,只不过在每一个阶段实现的方式有所侧重。

欧阳明高指出,“电池的安全问题,从科学的角度来看是电池热失控的过程。”

基于此,欧阳明高团队建立了相应的电池安全技术体系,包括三个方面:第一是主动安全应对各种诱因,开发产品为智能电池;第二是本征安全,主要是提高电池本身材料的热稳定性,防止热失控的发生,并打造全固态电池;第三是被动安全与安全电池,包括蔓延过程、防控设计和系统开发。

对于电池安全技术的发展,欧阳明高的判断之一为:智能安全电池在2025年左右会实现产业化。

3、预计在2027年到2030年之间,全固态电池将实现规模产业化

对于电池安全技术的发展,欧阳明高的判断为:全固态电池预计在2027年到2030年之间规模产业化。

欧阳明高介绍,其所在的研究团队“不做半固态电池,不做氧化物,只做硫化物、兼顾一定的氯化物。”

欧阳明高表示,聚焦于硫化物全固态电池技术路线,团队目前在全固态电池在技术材料等方面已经取得了长足的进展。

全固态电池的电解质隔膜方面,欧阳明高表示,团队探索了卷对卷的干法电极等技术,研发了安时级的全固态电池,目前达到15Ah电池350瓦时/公斤,热箱耐受温度200度,工作区间是零下20度到120度,预计到2025年会达到500瓦时/公斤。

正极材料方面,欧阳明高介绍,团队通过结构调控实现了Ni90高镍正极跟硫化物复合电极下235 mAh/g的容量,1C下循环超过700圈,5C下循环超过5000圈。

欧阳明高还表示,“我们制备硫化物全固态电池体系下的材料比容量超过了2400毫安时/克,首次库伦效率超过了86%,现已实现千吨级的产业化。”

在全固态电池的实现路线方面,主要有聚合物、氧化物、硫化物三条技术路线,其中硫化物固体电解质由于拥有最高的锂离子电导率和良好的机械性能而成为最有潜力的技术方向之一。

当前,中、日、韩以及欧美等国家及地区对于固态电池已有明确的指标、期望及国家级的规划。就近几年在固态电池开发领域处于领先地位的中、日、韩三国释出的各种动态与调整来看,与欧阳明高团队的判断基本一致,2027年至2030年将成为产业化的关键节点。

此外,值得指出的是,欧阳明高在演讲中提到,全固态电池尚存安全性问题。“相较于锂离子液态电池,全固态电池的热失效边界有了大幅提升,但仍不是绝对安全的。我们团队曾在国际上发表文章阐明全固态电池也有热稳定性问题,也会释氧,这是业内第一次有人提出这个问题。基于此,我们进一步研究了热失控的机理,发现两条失效路径:一条是气固反应,一条是固固反应。”

欧阳明高分析称,“气固反应就是固体跟氧气反应,这跟锂离子电池有点像,这条路径我们认为是有点危险的。另外一条路径是有某些硫化物固态电解质,但还有一些硫化物固态电解质的固固反应,固固反应的温度会比较高,都在300摄氏度以上,这个我们就认为还是可以的。”

 

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