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对话全球电池研发与产业化

作者:中国储能网新闻中心 来源:能源学人 发布时间:2022-05-25 浏览:

中国储能网讯:近日,电池圆桌派第三期暨能源学人第一季第六期直播活动-电池研发与全球化产业(Battery Round Table)以线上形式举行,活动邀请到芝加哥大学孟颖教授和SES麻省固能创始人&CEO胡启朝博士,围绕着“电池制造的全球化及未来发展,电池人才的培养,电池行业的下一个十年”的主题,同中美产业以及学术界代表展开了一场“干货”十足的交流。通过能源学人官方视频号在线观看人数高达4000人。接下来我们将会议中的一些精彩的问答呈现出来,希望大家都能有所收获。

编者按:

在下一代锂电池的竞争中,美国凭借毋庸置疑的研发创新能力维持着技术优势。FCAB在去年发布的美国锂电池国家蓝图(2021-2030)中设立具体目标,以固态电池和锂金属电池为主要研发方向,实现能量密度500Wh/kg以上的能量密度和60美元/kWh以下的成本,且不含钴和镍。

中美锂电产业虽然各有所长,但面对的挑战却是一致的。就如孟颖教授所言,在全球化的今天,面对气候变化,两者合作是必然趋势。

如此看来,起步于美国,成长于中国的孚能科技在研发和产业协作上具备先天优势。孚能科技的两位创始人王瑀博士和Keith D.Kelper博士均为锂电行业资深科学家,后者作为公司的副总经理兼研究院院长负责美国的研发工作,与阿贡实验室、伯克利劳伦斯实验室等形成长期合作。

据了解,孚能科技美国研发团队在固态电池、锂金属电池、回收工艺等前沿领域展开研究并取得阶段性成果。斩获USCAR年度团队成就奖的能量密度330Wh/kg下一代电池技术便来自该团队。

近期,孚能科技宣布开发并验证了一种可持续的锂离子电池直接回收工艺,并证明含25%回收正极材料的电池可以提供与全新正极材料制成的电池相同的性能。这以工艺意味着正极材料可以被完整回收并直接用于生产新电池,而无需将材料完全分离后再次重组,进而降低成本和能耗。

有理由相信,兼有产业热土与坚守研发高地,以孚能科技为代表软包动力电池在下一代锂电池的竞争中觅得先机。

问题1:中美相比,电池行业的发展,各自的优势和劣势有哪些?

孟颖教授:从历史的角度来看,电池与人类息息相关,早期在欧洲许多科研人员在电池领域做出了非常多的贡献,如:铅酸电池,碱性电池都诞生于欧洲。现在使用的锂电池由John B. Goodenough、M. Stanley Whittingham和Akira Yoshino三位诺奖推动而逐渐发展,这也是美国和亚洲合作的例子。1992年正是由索尼把锂电池带到了应用的市场,使得电池从实验室走到了人们生活当中。

胡启朝博士:在美国,做电池以华人和韩国人为主。从产业基础来看,美国基础还是较弱。以SES为例,正极,负极,电解液,盐及一系列电池组装的必要成分均来自于中国,韩国,日本。从产业链来看,中国和韩国提供了巨大的资源。目前,中国电池产业发展迅猛,从电池生产,组装,回收等中国有一套完善的体系。

问题2:美国如果想真的单独解决电池制造的难题,关键在于什么?是自动化生产,还是政府补贴?

孟颖教授:在全球化的今天,我们都需要面对石油和天然气,全球气候变化,两者合作是必然趋势。提倡绿色生产电池,绿色产业化,根据自身发展做出相应的调整;我们的对手不是特斯特,而是燃油车和传统能源,协作发展才是王道!

问题3:电池,能源与电网的整合如何推进?

胡启朝博士:电池价格在涨,原材料涨价,导致用户消费增加,这个产业链产生不良循环。下一轮开启租电池的模式,实行只买车,然后将使用后的废旧锂电池中的稀有金属用于下一代的电池,这是非常重要的。

问题4:电池的梯次利用和直接回收,这些带动全球的市场会有怎样的变化?中国和美国各自有哪些优势,或者更好的合作。

孟颖教授:目前电池的梯次利用初试都不怎么成功,电池的危险性不可预测,还没真正做到能够维持100年循环的电池,电池循环必须在安全性预测范围内进行,因此对电池梯次利用不太抱有乐观态度,但如果在回收上面有重大突破,同时是在不使用特别多能量的情况下进行回收,还是很有希望的。

胡启朝博士:对于旧电池,安全性问题严重。需要一种快速的检测方式,对使用后的电池做出准确的判断,如有类似于保险公司做保证的形式。

问题5:电池毛利率低,以后技术发展路线,是降本还是追求能量密度?

孟颖教授:一味追求电池成本下降不是长久之计,需要让行业健康发展,未来100年需要一个健康持久的发展,没有具体的答案,需要深入研究。

问题6:下一代电池,硅负极和锂负极,谁将是更重要的发展方向?

孟颖教授:硅搭配固态电解质更优,其在液态电解液中难以实现99.9%的库伦效率。总的来看,硅肯定是会成功的,而锂金属也会,没有办法预测哪个市场占比会更高一些。如果锂金属安全性问题得到解决,没有理由不会超越硅负极,至少现在在公开文献中没有报道硅负极在液态中的重大突破。

胡启朝博士:锂金属电池安全性问题也取决于正极,高压正极本身特别在高温下不稳定,比负极影响还大。同时,其安全性很难解决,很难100%安全,借助软件预测寿命,能在一定程度上解决此类担忧。

问题7:为什么SES选择走软包电池路线,有说法是如果将来固态电池获得重大突破,软包将是最经济,成本最低的,您是否有这方面的考虑?

胡启朝博士:软包是车企定的。

问题8:去年SES发布的Apollo锂金属电池能量密度达到417 Wh/kg,容量为107 Ah,目前电池有没有一些性能数据的公布?

胡启朝博士:目前还是在内部测试中,已经被3家车企开始测试,准备今年年底会公布一些性能,安全的一些数据。

问题9:锂金属和硅,你更看好哪一个?

胡启朝博士:硅50%以下其实已经产业化了,50%以上还有很多问题。

问题10:全球软包电池领域头部企业孚能科技也在前不久发布了330Wh/kg,2.2C快充的半固态电池,您认为孚能是否是SES发展的主要竞争对手?

胡启朝博士:我不太清楚具体的,但目前锂金属的话主要是400Wh/kg以上。

问题11:国内隔膜涂覆方面,有些公司将固态电解质涂覆在隔膜上,你觉得在这一块,他们主要是目的在于?

孟颖教授:隔膜涂覆工艺在产业上应用广泛,对于界面的改变会有一些帮助,这个工艺产业化过程中非常有用,很有效率且价格便宜,当然内部的机理性问题可能还需要进一步探索。

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关键字:动力电池

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