车用动力锂电池 主流选择还是磷酸铁锂

九月二十六日，我国电动汽车百人会在上海嘉定汽车城举办了最新一期的产业培训，本期主题是"电动汽车核心技术突破和创新"。中科院物理所研究院研究员、博士生导师黄学杰，武汉大学化学和分子科学学院教授、博士生导师艾新平作为行业专家代表对动力锂电池及关键部件、核心技术，及下一代电池技术路线做了详细深入地阐述。

动力锂电池作为电动汽车的核心部件，它的性能影响着整车的速度、续驶里程等诸多方面，所以一直以来，对电池技术的研讨从未停止过。由于不同材料对电池性能的影响，究竟哪种材料才是最适合车用的动力锂电池更是业内热议的焦点，也是攻关难点。

作为"十二五"国家863计划电动汽车转向总体组专家的黄学杰重要从事锂二次电池及其相关材料、工艺和装备技术的研究。他认为，动力锂电池在我国的发展重要有两条技术路线，分别针对商用车和乘用车，商用车重要选择磷酸铁锂离子电池，预计今年能突破160Wh/kg;而乘用车因为比较能量有较高要求，所以三元材料电池受到更多青睐。

然而，这样的比能量并不能满足人们对更长续驶里程的要求，所以人们还在不断尝试不同的材料。据悉，除了钴酸锂在手机上应用以外，其他锰酸锂、磷酸铁锂、三元材料、高镍富锂等都在不同程度上拥有一定的优势。

其中，NCA三元材料由于其单体比能量高，储存寿命长，TSLA配备的正是NCA电池。不过，NCA的循环寿命较低和其安全性能较差的问题引起了人们的注意。虽然单体比能量高，但成组后的比能量却大幅降低。

为了保证更长的续驶里程，则必然要更多量的单体，那么在安全方面就会出现一定的隐患。

黄学杰对上述几种材料的电池进行了比较：钴酸锂虽然性能良好，但成本很高，所以只应用于手机中;锰酸锂成本较低，目前在商用车领域需求较多，但其比能量较低，所以低速车、两轮车比较适用。

综合比较来看，磷酸铁锂循环寿命长、安全性、稳定性强，成本也正在逐渐降低，所以依然是目前的主流选择。

关于这一观点，艾新平持同样态度。他坚决反对为新增续驶里程而盲目新增电池重量的做法，因为这会导致车辆整体重量上浮，能耗也随之升高，反而使得电动汽车不环保，且这种做法导致成本也大幅度新增，不利于市场推广。

动力锂电池总体的发展方向，必须在满足安全性、长寿命、循环寿命等指标下大幅度提升比能量。所以，综合比较各种材料电池，锂离子电池仍是动力锂电池发展的重点。

黄学杰提出，磷酸铁锂继续研发的重点不是材料本身的改进，而是在于电池的设计以及配套的负极材料方面。在他看来，磷酸铁锂经过这些年的发展，已经形成了年产10万吨以上的产量，材料技术已经非常成熟。接下来，如何给磷酸铁锂配负极材料，能更好地发挥其优良性能，成为要业界解决的问题。

以两种材料为例，一种是可以在低温下快速充电的，另一种是可以有更高比能量的。低温下可以快充的是石墨烯材料，拥有较高比能量的是硅碳材料，且必须是纳米级的硅。

不难看出，想要提高磷酸铁锂的比能量，就必须解决硅负极的循环库伦效率低和富锂锰基的电压衰减问题，才有望研发出比能量突破400Wh/kg的先进锂离子动力锂电池。

而从长远眼光来看，革新型锂离子电池较锂硫、锂空更具有现实可行性。他提出，开发基于阴离子电荷补偿机制的高容量富锂氧化物正极(≥350mAh/g)，可以发展出比能量大于500Wh/kg的动力锂电池。

艾新平强调安全性决定了高比能量电池装车应用的前景，发展自发热控制技术和全固态电池是可行的解决方法，所以必须要加紧攻关。而高载量电极是实现电池高比能的基础，根据极化模型，开发梯度孔率电极，关于高比能电池发展具有重要用途和意义。

目前新一代的磷酸铁锂离子电池单体的比能量已经可以达到175Wh/kg，成组后能够满足商用车150Wh/kg的要求。随着技术水平不断提高，到2020年磷酸铁锂离子电池包实现180Wh/kg的目标值得期待，且还有更大的发展空间。此外，磷酸铁锂不仅在我国的产业基础比较雄厚，更重要的是，其在商用、储能方面也有应用空间。