陳立泉院士：固態電池，刻不容緩！

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2017年8月25日~26日，「國際電動汽車動力電池產業發展與技術創新峰會」在江蘇張家港市成功召開。

2017年8月25日~26日，「國際電動汽車動力電池產業發展與技術創新峰會」在江蘇張家港市成功召開。在會上，中國工程院陳立泉院士發表了主題演講，他認為發展固態電池已經刻不容緩，以下是陳院士的演講實錄：

大家知道，現在我國已經是新能源汽車產銷大國，產銷量已經是超過了日本和美國，成為世界第一，前不久一個消息，7月27日，英國宣布將於2040年停止銷售汽油和柴油汽車來減少空氣污染，實際上，不止是英國，最早的2025年像挪威、荷蘭，這些國家將於2025年禁止銷售燃油車，其他國家像德國、比利時2030年和2040廢止燃油車應該算是比較晚的。所以，整個歐盟國家大概到2050年，在路上的跑車都是新能源汽車。那麼我們國家的發展規劃，大概是到2020年，汽車產銷量大概是三千萬輛，新能源汽車二百萬輛，2025年我們的新車大概是3500萬輛，新能源汽車生產700萬，佔20%。

新能源汽車快速發展有兩個問題，一個是續航里程，一個是安全。

近期的問題我想說硅碳負極現在很多企業都在做，這個應該說是我們在鋰電行業力點，工作人唯一申請專利比較早的，第一個專利是物理所申請的，這是全世界認可的，我們希望能夠用上，所以我們從500毫克納米硅，到500公斤去年用了17年的時間。從而實驗室的文章到產業化是有相當長的距離，我希望以後不要再出現17年的時間，希望能夠架起一座橋樑，就是實驗室和企業能夠怎麼樣對接。但是現在突然國家這麼一個指標，一定要有三元材料，所以現在企業做原材料公司都宣稱可以做三元材料，但是三元材料有問題，所以要完成這個指標也不是那麼容易的事情，所以這是近期的一個工業。

除了近期的工作應該現在開始考慮中期和長期的，負極只能用金屬，用金屬鋰電做負極，正極的話可以含鋰，也可以不含。那麼另外鋰硫電池肯定是目前也在考慮，那麼下一步使用的話可能比較快一點，然後再下一個是鋰空氣電池，鋰空氣電池，金屬鋰做負極，固體電解質。

液體電解質電池，是我們大家都很熟悉了。能量300瓦時每公斤，但是超過500是不可能的。

為了解決這個安全性的問題，也是有很多辦法，安全性跟容量有關係，容量越大，安全性越差。這個安全性的指標比較高，它的電壓是2V，充電可以充到更高一點，那麼電壓越高，安全越差。

另外個改善安全性就是固態電池，它的電解質也兩種，一種是聚合物，另外一種無機材料。特別是我要強調聚合物，現在有人說做成世界上第一個固態電池，它不是聚合物，它裡面是含了液體的。

同時，要考慮鋰硫電池，鋰硫電池一個問題就是中間產物是多硫化物，由於穿梭效應達到金屬鋰負極使之失去活性。解決方案是採用固體電解質，還有一個鋰空氣電池是開放體系，空氣電池是開放的，開放的空氣裡頭有水分，有二氧化碳，如果說是用液體電解質的話，吸到水肯定不行，如果二氧化碳馬上形成碳酸鋰，碳酸鋰就沉澱，所以一定要用固態電解質。

博士公司2015年做了一個預判，能量密度是現有產品的兩倍以上，成本更低，一輛用目前的電池只行駛100邁，用固體電池後可行駛200邁。目前的鋰離子電池的負極是石墨的，這樣的話，博士公司就把美國一個豐田汽車正在研究由全固體電池提供動力的電動車，因為是國有企業，動作比較慢，就沒弄成。豐田2020年要開始銷售全固態電池的電動車，那麼據說，充電時間可以減少，但是我一直沒查到，它的電池體系，它計劃2020年開始銷售，現在應該已經開始在研究了。

那麼固態電池用的固體電解質目前有兩大類，一大類無機的，一類是高分子類的。

還有兩種材料，一個是反鈣鈦礦，現在也建了一個團隊，它的電導率比鋰硫低。這有個問題，就是鈦是要變色的，所以有人說，這個材料在鋰的固體電解質裡面沒法用，但是，這個材料並不排除可用。那麼目前還有一種是磷酸鹽的材料，這是我們目前實驗室正在研究的工作，所以這五類材料可以用的，應該說這五類材料裡頭有我們中國人的貢獻，還是值得欣慰的一件事情。

聚物電解質有很重要的優點，機械強度、柔性，容易加工，特別是可以加工成薄膜， 高分子材料PEO，鋰鹽，用的固體材料就是磷酸鋰氯，混起來以後，做成這種薄狀的東西，這個是實物，有柔性的，這是文獻裡頭的工作。如果用它來做個固體電池的話，是金屬鋰做負極，正極材料是用的磷酸鐵鋰，它包了碳。

這是國外幾個工作，一個用薄膜做，這個是固體電解質是非晶態的，這是氧化硅、氧化鋰，可以買得到的，這個是例子，循環已達三萬多次，就是薄膜電池應該說是還是可以的。

博士公司收購的這家公司叫CEEO，它的電子樣品是38瓦時的，每公斤是200瓦時，並不是很多，他的輸出電壓是3.42V，希望預計2017年能夠做到每公斤300瓦時。

這是是日本的第一個全固態電池，它是用鈷酸鋰做正極，硫化物做電解質，石墨做負極。這是韓國的，也是用的硫化物，負極也是石墨類。 法國的這款車的電池就是剛才說的用金屬鋰做負極，磷酸鐵氯做負極的，電池Pack是100瓦時。

這是我們物理所做的一個固態電池的一個大體情況，我們的思路是盡量利用現有固體鋰離子電池的設備、工藝來做固態鋰電池，這是所用材料的情況，這是薄膜，這是它的能量密度，從310-390瓦時每公斤，到800-900wh/L，這是電池的情況。

西德是寧波材料團隊主要用硫化物做固態電解質，用鈷酸鋰做正極。

這個是另一個研究所做的，他們做新能源材料，一種新的電解質PPC，能量密度可以做到每公斤250瓦時，五次穿針沒有事故。它在海事上已經應用了，最近他們把它用到一個樁子做深海實驗，深度超過7000米，其中6次超過10000米，所以我國是世界第二個國家能夠做出在深海應用的固態電池，第一個大家都知道是日本。所以這個工作好像在中央台也報道了，所以不詳細講了，我想今天的介紹情況就是這樣，我希望，固態電池能夠極大的改善安全性能量密度大大提高，支持固態電池研發和產業化，鋰電池產業從跟跑到領跑，發展共享EV，促進EV推廣應用。

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