國(guó)家支持夯實(shí)基礎(chǔ)
中國(guó)科學(xué)院物理研究所研究員黃學(xué)杰表示，從“863”計(jì)劃立項(xiàng)以來(lái)的20年中，國(guó)家對(duì)電池材料進(jìn)行了較為長(zhǎng)期的支持。從“十五”開始，改性錳酸鋰、磷酸鐵鋰在國(guó)家的支持下相繼產(chǎn)業(yè)化，這也使我國(guó)電動(dòng)汽車用鋰電池在安全性方面實(shí)現(xiàn)了技術(shù)突破。國(guó)家“863”計(jì)劃電動(dòng)汽車重大專項(xiàng)的實(shí)施，實(shí)現(xiàn)了中國(guó)車用鋰電池的從無(wú)到有。
目前磷酸鐵鋰正極材料雖然還存在批次性能不易穩(wěn)定的問題，但是現(xiàn)在發(fā)展卻是最快的。黃學(xué)杰認(rèn)為，從正常的角度來(lái)說(shuō)，一個(gè)新材料從實(shí)驗(yàn)室走向市場(chǎng)需要10年以上的時(shí)間，即使進(jìn)入生產(chǎn)階段的產(chǎn)品也需要3~5年的時(shí)間才能走向穩(wěn)定。從性能指標(biāo)來(lái)看，無(wú)論是壽命、比能量還是安全性方面，磷酸鐵鋰電池已經(jīng)全面超過了純錳酸鋰電池，因此他看好磷酸鐵鋰正極材料的發(fā)展。
同時(shí)國(guó)內(nèi)氧化物正極材料的進(jìn)步也很快，三氧化二鋁包覆尖晶石錳酸鋰材料進(jìn)行改性，熱處理后形成表面梯度滲鋁層，電池材料可逆容量達(dá)到107毫安時(shí)/克，55C循環(huán)200次容量保持率大于90％，可滿足生產(chǎn)混合電池用高功率鋰離子電池的需求。此外，錳酸鋰改進(jìn)工藝技術(shù)還在不斷進(jìn)步中，三元層狀材料已經(jīng)規(guī)模產(chǎn)業(yè)化，可逆容量達(dá)到165毫安時(shí)/克，更高容量的低鈷富鋰錳基正極材料也開始進(jìn)入試驗(yàn)生產(chǎn)和應(yīng)用階段。
目標(biāo)實(shí)現(xiàn)尚存變數(shù)
但是能否真正達(dá)到《新材料產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》中提到的目標(biāo)，一方面是看技術(shù)水平能否實(shí)現(xiàn)，另一方面還要看市場(chǎng)是否能夠接受。黃學(xué)杰表示，目前電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展離不開政府的強(qiáng)力支持，即使到2015年動(dòng)力電池達(dá)到150瓦時(shí)/千克的比能量以及2元/瓦時(shí)以下的成本，電動(dòng)汽車進(jìn)入市場(chǎng)還需要在政府適當(dāng)補(bǔ)貼的情況下才能持續(xù)下去。如果到了2020年的電池的比能量再提升一倍，成本再下降50%，政府不提供補(bǔ)貼，電動(dòng)汽車也可以實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，但這是一個(gè)非常具有挑戰(zhàn)性的目標(biāo)。
上海交通大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院教授楊軍也告訴記者，如果按照正極材料全部為磷酸鐵鋰估算，新增4.5萬(wàn)噸/年的產(chǎn)能可以增加約70萬(wàn)輛純電動(dòng)車（或約700萬(wàn)輛HEV)，但這畢竟是規(guī)劃，實(shí)際情況要看國(guó)際原油價(jià)格的走勢(shì)、政策推動(dòng)和電池材料的降價(jià)空間。他還特別指出，先進(jìn)電池材料專項(xiàng)中提出的開展大容量鈉硫城網(wǎng)大儲(chǔ)能電池研究，包括了單體電池、電池模塊和大容量城網(wǎng)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)三個(gè)方面，這將有助于解決電力供應(yīng)安全、城市電力的削峰填谷、提高電力利用效率以及建造分散電源中心存在的關(guān)鍵問題。但同時(shí)也必須認(rèn)識(shí)到，大容量鈉硫城網(wǎng)大儲(chǔ)能電池的研發(fā)是一塊“硬骨頭”，實(shí)施起來(lái)難度很大。
構(gòu)建平臺(tái)攜手發(fā)展
針對(duì)《規(guī)劃》提出的先進(jìn)電池材料專項(xiàng)工程的主要內(nèi)容，黃學(xué)杰指出，先進(jìn)電池材料專項(xiàng)工程不僅對(duì)關(guān)鍵材料及電池的制造、裝備等系統(tǒng)技術(shù)提出了升級(jí)要求，還包括了電池回收等支撐技術(shù)方面的內(nèi)容，因此實(shí)施這一專項(xiàng)工程的目標(biāo)不僅僅是完善電池材料的供應(yīng)鏈，還要構(gòu)建產(chǎn)業(yè)供需技術(shù)平臺(tái)。目前迫切需要解決的問題是能不能找到這樣一個(gè)合適的平臺(tái)，使各個(gè)企業(yè)和科研單位之間消除相互的技術(shù)封鎖和研發(fā)的低水平重復(fù)，攜起手來(lái)共同發(fā)展。如果能夠解決好這個(gè)問題，我國(guó)電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度應(yīng)該可以更快一些。
他指出，我們還需要特別重視建立國(guó)家動(dòng)力和儲(chǔ)能電池材料的創(chuàng)新研究平臺(tái)，穩(wěn)定地支持基礎(chǔ)研究，同時(shí)建立較高的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和性能評(píng)價(jià)體系。鋰離子電池的材料體系非常豐富，包括正極材料鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰，負(fù)極也有碳材料鈦酸鋰，硅基復(fù)合材料等，甚至一些有機(jī)和生物材料也可作為電極材料，所以適應(yīng)能力很強(qiáng)，小到比手機(jī)更小的電子設(shè)備的應(yīng)用，大到幾百噸的電池甚至是將來(lái)幾千噸的電池裝在一起的儲(chǔ)能電站。
他堅(jiān)信，隨著國(guó)家支持力度的加大、資金投入的增加以及研發(fā)經(jīng)驗(yàn)的積累，先進(jìn)電池材料專項(xiàng)工程的目標(biāo)是可以實(shí)現(xiàn)的。
