吴锋院士：我国动力电池优质产能不足 急需创新发展

随着新能源汽车补贴退坡，动力电池企业也面临新一轮洗牌。国家对2020年动力锂离子电池能量密度的指标要求是300Wh/kg，现在一些电池企业已经初步达到了这个指标，并还在进一步提高综合性能。

提高综合性能

需从各方面着手

从2018年动力电池所用材料体系的统计结果来讲，在磷酸铁锂、三元、锰酸锂等材料中，占比最多的是三元材料。但在国家补贴退坡后，磷酸铁锂是否会在动力电池市场有新一轮崛起，还有待观察。

技术研究方面，我们北京理工大学把新一代高比能锂离子电池正极材料的研发重点放在了富锂锰基材料上，通过界面保护提高了材料稳定性，构筑选择性锂离子通道提高了材料倍率性能。

新型负极材料方面，我们也进行了无集流体和无黏结剂电极的尝试，可以提供更多电化学位点，从而提高电极比容量。

锂硫电池正极材料方面，我们利用双“费歇尔酯化”的模块组装方法，将分散的导电碳组装为椭球型的微米超结构，显著提高了正极单位面积的硫载量，电池能量密度达到545Wh/kg。

动力电池安全性方面，我们从材料入手，包括研制温度敏感电极、陶瓷高强隔膜、安全电解质等，显著提高了电池的安全性，还研制出基于纳米TiO2与离子液体的新一代凝胶固态电解质，具有高室温导电率和较好的安全性。

系统安全性方面，我们提出电池安全阈值边界的识别与控制概念，建立了相关安全状态的数学模型，通过建立这个数学模型，可以将量化的安全度实时显示在电动汽车仪表盘，给司机提供可视化的安全预警。

动力电池回收再生和再利用方面，我们研发出天然有机酸绿色高效回收技术，钴、锂、镍的浸取率达到92%以上。我们把回收过来的材料做成正极，检测后符合正极材料的要求，形成了从废旧正极回收到正极材料再生的一个内循环。

还有一个外循环，废旧电池的负极主要是碳，但碳的价格并不高，我们将碳回收做成碳吸附剂，它可以用来吸附磷，吸附效果高达588mg/g。把这种碳吸附剂放进太湖、滇池等严重磷污染的湖水中，能够处理污水，再把处理后的含磷吸附剂，放到土壤里作为磷肥缓释剂，形成了一个废旧电池负极材料的外循环，这个模式的市场需求量也很大。

动力电池技术发展方面，今后还是集中在提高安全性、提升比能量、提高寿命、控制成本等方面，当然寿命和成本本身也是密切相关的。

高比能正极材料方面，产业内都在做高镍或者做低钴、无钴的材料，目前低钴是大趋势，对新型负极材料而言，硅碳复合是研发重点，纯硅还要再久等一些。

电解质是影响锂离子安全的主要因素之一，目前正在向固态化方向发展。但目前还达不到全固态，我们研制了仿生蚁穴结构的新型离子凝胶电解质，可在锂金属表面形成保护层，有效抑制锂枝晶生长，电池材料在仿生层面的研究有利于电池本身的绿色化。另外，动力电池隔膜需要高稳定性，在保证强度的基础上，有待进一步轻质和薄型化。

创新发展

需要颠覆性技术突破

动力电池正迈向固态化阶段，现在硫化合物和聚合物的结合还是比较看好的，但是我总觉得还是需要一步一步来，从准固态向固态发展。

锂硫电池虽然有很高的质量能量密度，但它的体积能量密度目前还是难以满足新能源汽车的要求，因为它质量轻，目前主要应用于无人机领域。

我们973团队还进行了光充电二次电池的研究，在化学电源中加入物理电源的色彩，如果能通过光充电二次电池，便可以解决电池超长时间的储存问题。比如把叶绿素作为添加剂引入到电池中，再把生物效应放进去，能够产生一些创新性的思维。

关于动力电池梯次利用，目前大型储能系统所需的电池是退役动力电池数量的几百倍甚至更多，这对退役动力电池的一致性和先進的电池管理控制软件系统，提出了更高的要求和挑战。

我认为如何保证电池的均匀性和电池系统的安全可靠性，还有待商榷，需要认真研讨。在电池管理控制系统技术尚不成熟的前提下，退役动力电池用于移动应急电源等小型储存系统更为合适。

目前我国动力电池总体状况是产能过剩，优质产能不足，急需进一步创新发展，以期取得具有颠覆性的技术突破。

在保障安全性前提下，继续开发高能量密度、高功率密度、低成本、高可靠性的动力电池，建立完整的动力电池梯次利用和电池回收再利用体系，加快推进新能源汽车发展。

（本文是中国工程院院士吴锋确认稿件，文章内容有所删减。）