孙立清--加快固态电池技术和装备发展做好升级准备的几点思考

时间:2017-03-10 15:10来源:电池联盟 作者:王杰
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    2017年3月1日由电池联盟、中国电子节能技术协会电池专业委员会主办,中国电器工业协会、中国高科技产业化研究会、中国电子节能技术协会、北京理工大学支持,佛山市金银河智能装备股份有限公司协办的大型公益“绿色能源·智能制造”暨动力锂电池技术进展与智能装备升级应用论坛上,北京理工大学教授孙立清作了《加快固态电池技术和装备发展做好升级准备的几点思考》的讲话,以下是根据速记整理的文字,未经本人审核,仅供参考。
 
我简单给大家介绍几个内容,一个是为什么要加固,第二是国内外进展,第三是围绕装备的一些问题和思考。
    过去的发展过程当中,液态电解质锂离子电池在使用过程中遇到了一些困难,最主要的问题是它的安全无法完全来保证。在目前的发展过程当中,我们需要探索什么呢?大家知道,液态锂离子电池是通过锂离子在磷酸锂当中进行移动,有一个移动速度,目前我们在寻找这种替代的固态物质,大家已经在网上发现至少21种物质可以提供固态电解质锂离子进行移动来做的相应电池物理,这个就是所谓的固态电解质。
    固态电解质有更佳的优势,它可以彻底解决安全的问题,电池管理也可以很简单,电池的制造过程也都得到简化,最重要一个优势就是功率密度、能量密度都可以大幅度提高,它还可以给后续的自动化生产带来重大的好处。固态电池的优点和和缺点由于时间关系我不仔细说了。
    在发展过程当中,液态电池出现了一些问题,也陆续出现一些新的技术。比如说陶瓷隔膜电池。从国际电池发展趋势来讲,锂离子固态电池的出现是必然的。发展到今天,包括后续的锂硫、锂空也往这个方向走。对于固态电池的定义,我们还要去研究,做出真正的定义,因为到今天为止,我本人搞车的,对于这些电池到底怎么分,到底什么叫固态,我以前也接触过相关的简则部门,说你要叫固态电池,不是几十度高温条件下做的都不叫固态,所以有些概念的歧义需要我们这个行业坐下来好好规范。固态电池一定会成为下一个风口。我们国家从院士都给我们指出非常明确的方向,陈立泉博士提到下一代锂电池应该是全固态锂电池,从材料研究、生产乐道应用再到芯设计,预计五年可以实现产业化。网上有一个录像,采用非常薄的电池做的受到有源的银行卡,一张卡就可以解决带芯片,保存20张银行卡都可以,这是未来数字银行可以做的事情。
    美国也在开发固态电池,日本也是如此。可能在座有一些同事现在在日本,目前都是全球研发的热点。在法国据说也成功商业应用,加拿大魁北克研究所也在进行相应的研究。中国全固态锂电池的发展已经从实验室初级阶段在向前发展,未来五年也会进入产业化阶段。这是2013年陈立泉院士所做的报告。实际上早在2010年我们就已经对全固态锂电池进行了研究。据我了解,在苏州、北京也都有相应的固态电池线开始消费者生产。目前网上相关的资料非常多,相关报道各方面的搜索也看到很多。尤其从国外来讲,目前固态电池的报道非常多,比如在军事领域的应用,包括宝马的应用,包括相应的智能制造,这是波士顿的两轮机,既是一个机器人,也是一个车辆,也是一套自动化智能设备,包括比石墨烯更好材料的出现,整个进展以说是日新月异。在座的目前全力以赴做液态的要拿出精力为未来的全固态做准备。
    从目前来看,整个国家的转型一定会把新能源汽车作为新经济支柱产业的来做。大家要等待一个最重要的消息,就是低速车规范的出现。另外,目前电动车销售的形势都变了,北上广深四大城市单独能摇到号的人很少,都是属于大客户。大客户带来的比如直接跟车厂谈一万台的订单,可能是六折、七折甚至五折的价格,如果用户还有自己的资源,他会菜单式地进行生产。我们住在锂电制造或者电池上游端的,也要考虑产业链的延伸,尤其是电池企业。从“十三五”的战略新兴产业规划提出,一是着力突破电池成组和系统集成技术;二是布局下一步代动力电池和新体系动力电池,其中最重要的就是固态电池。还有高性能、高可靠动力电池的生产、控制和检测。还有关键材料,随着电池形态比如向固态化发展,整个材料的要求也不一样,也会增加一些东西,比如说发展到最后如果是率金属,对铜箔、铝箔的依赖可能就没有那么大,比如说锂金属的机体材料需要一些新材料的摸索。
    着力突破电池承租和系统集成技术方面,目前我们国内已经建了一条完整线的电池包生产线,这个是需要保密的。在布局新的动力电池和新体系动力电池方面,最重要的是布局固态电池。此外,要在生产、控制设备上进行创新。在关键材料上,比如可以借鉴太阳能晶片技术。还要探索新的材料,比如塑料、基片、真空玻璃、宝石等。回收设备和生产线,随着目前技术的进步,我们原有的一些设备要抓紧考虑这些设备的再利用,做回收设备和生产线可能是很好的出路。大家要注意一些新材料在电池领域的应用,包括铝矿这样一种很有前提的材料应用。日本松下最近公布了可弯曲的电池,大家要注意电解质的开发和研究。固态电池也在不断发展,国内外都做了很多的工作。
    我的总结,目前对于固态电池,在我们国内和国际上整个大概有500多个团队,锂金属负极固态薄膜量产指日可待。营口已经有一家生产线。从国内来看,一年之后会有少量生产。两年之后到三五年,整个固态电池可以说是一个“红海”,现在还是“蓝海”,建议大家把握最高点,所以大家要齐心协力,把固态动力锂电池做好。我们国内有实力的应该好好考虑。
    最后借助陈立泉院士的一句话来作结语:我们的目标一定要达到,我们的目标一定能够达到。
 
(责任编辑:王杰)
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