锂离子电池现状和前景

2014年6月7日，第八届中国新能源国际高峰论坛在京召开，400余名来自国家部委、国际组织、跨国公司、高校院所和企业的代表参会，共话“生态文明与新能源革命”背景下的全球新能源发展。在8日举行的储能与新能源汽车专业论坛上，北京理工大学教授吴锋主任做了主题为“锂离子电池现状和前景”的演讲，整理现场内容如下：

吴锋：我是北京理工大学的教授，也参与了我们国家镍氢电池和锂离子电池的规划。目前新型二次电池与相关能源材料已成为国际研究的热点，作为一种高效、可循环使用的能量转换与储存方式，它已成为未来一系列高技术发展中的重大需求。锂离子二次电池极具高比能等优势，是当前新型高性能绿色二次电池代表。我们国家能源问题是我们国家的重大问题，我们出富煤少油，现在石油进口量已经超过安全警戒线，超过50%，将近60%，我们国家是世界最大二氧化碳的排出国。在“十二五”国家战略性新兴产业发展规划中，跟我们有关的，节能环保、新能源、新材料、新能源汽车都和我们这个二次电池有关。

随着风力与光伏电站、智能电网的飞速发展，迫切需要高效、清洁的大规模蓄电技术，新型二次电池已受到电力系统的高度关注，要求资源广泛、高性价比、环境友好、长寿命、易维护。

发展储能产业，一个是低谷电的利用，我们国家低谷电每年白白耗掉几百亿，可以发展可再生能源。化学储能是新能源利用的关键所在，是实现超越时空能量转移的储能技术，为新能源的利用提供了基础。

这是各种化学储能体系的性能比较，锂离子、镍氢、铅酸、钠硫、电容器、液流。

从目前储能需求和当前各类技术成熟的情况来看，锂离子电池、钒液流电池和铅炭电池最具有规模化应用趋势。从技术成熟度和成本下降空间来看，锂离子电池的产业链较成熟，上下游配套基础较好，但时间内成本下降空间较大。从电网储能对储能技术的综合要求来看，锂离子电池是一种有前景的储能技术，在储能方面的应用有望占领先机。

储能所面临的技术瓶颈，技术问题、产业化问题，特别是电池要求均匀性，降低制造成本，电池均匀性不好的话会影响总体的使用，而这个均匀性要求我们制造又需要自动化设置。

下面讲电动汽车，从电动汽车“几起几落、几落几起”的历程可以看出，二次电池是电动汽车发展的主要技术瓶颈。奥巴马就任美国总统以来，针对新能源、混合动力汽车提出了明确目标和政策，在10年内投入1500亿美元，预计至2020年，电动汽车将占美国市场25%左右，投资15亿美元用于动力电池研发。日本也如此，国家也在投入，各个企业也在投入。我们国家正在成为世界汽车生产和消费大国，面临节能减排的重大挑战。欧洲和日本2020年二氧化碳减排标准分为定为95和115.5，我们中国定在每公里120g，低碳经济促使汽车二氧化碳减排标准法规日趋严格，从技术经济综合评价看，汽车动力混合化和电气化势在必行。

这是我们国家电动汽车方面，从“十五”开始，我们当时定了一个“三纵三横”。现在国家对电池，电池是当中一个技术瓶颈，越来越重视。

在动力电池当前能量密度比较，有北汽的，磷酸铁锂的等，有这么一个表。

纳米尖晶石包覆，50周循环后材料容量保持在270。

通过电极材料机构的设计，一个是进行设计，也在进行实验。现在通过材料，再进行合成，现在也是大家比较关注的。

安全性问题要求多角度、系统提高安全性。

这是软连接电池组，这个对于电池，其实特斯拉也是用的18650，作为这个系统集成。

经济性，现在可以说在经济性方面，现在的经济方面还有待一个竞争，铅酸属于低成本，现在还是主流，锂离子电池成本现在还比较高，钠硫电池安全性前段日子也出了问题，液流可靠性也有待提高。比亚迪于2009年建成我国第一座MW级锂离子电池储能电站，电科院2010年在张北开展了1MW锂离子系统与风电机组的联合运行实验，以评估锂离子电池的应用。这是张北风光储示范工程，锂离子电池的情况。目前有四组锂离子电池。这是张北的风光储的示范基地。

现在储能电池的要求，现在电力系统希望一个是在能量密度高于铅酸电池，另外是能量转换效率要求大于80%，另外循环寿命要高于5000次，成本希望在一个瓦时一块钱以下。达到这种要求的话，界面反应大家都比较关注，界面结构和功能化调控是构建高比能、高功率、长寿命储能电池所涉及的一个共性科学问题。因为现在电力系统希望我们这个电池既有比较高的比能量，又有比较高的比功率，又要长寿命，要便宜。另外纳微复合结构材料的应用有望同时提升能量密度、充电速率、安全性、寿命。

另外电池的回收，我们看到日本是一个资源贫国，但是他通过回收，他的黄金超过了世界储量最大的南非。电池怎么来回收，采用了绿色的回收方法，这个也都是得到专利的。

我国动力电池亟待解决的问题。

这是锂离子电池产业链全景图。实际上真正要投资的话一定要搞一个产业链。

我们希望以后的电池是全绿色的，这是我们的团队，北京理工大学，我这个团队有一百多人，另外别的团队还有武汉大学、清华大学等。

能源和环境是21世纪全球关注的重大问题，新型锂离子二次电池和相干能源材料已成为国际研究的热点，我国在此领域依然面临着极大的挑战，中国电动汽车和动力电池的发展需要更新的观念，希望各界的共同努力，谢谢。