石墨烯短期難“上車”
燃料電池汽車是世界公認的未來發展方向,但關于未來的電池技術,現在各方在探索多種路線,如鋁空氣、鋰硫等,而當前炒得最熱的是石墨烯,您對它的應用前景怎么評價?預計何時能應用于新能源汽車?
歐陽明高:據我了解,現在出來的關于石墨烯在電池中的應用,基本依據都是在刊物上發表的文章,沒有幾個真的拿出可以在實驗室做實驗的完整電池。電池的研究分為很多層面,現在的各種相關報道都屬于材料基礎研究,之后還要進行材料應用研究,再做電極,然后是做單體,接下來才是做系統。所以從材料的基礎研究到真正的規模應用,中間的層次比較多,可能會遇到很多問題,我們不能指望基礎研究的每一個突破最后都能在車上應用。但是這并不意味著石墨烯就不能在電池上應用。
現在石墨烯在電池里主要是作為一種導電增強劑添加在正負極材料上,增加充放電倍率。石墨烯最早可能會在消費類電子產品上應用,比如手機、很小的鈕扣電池、薄膜電池、可折疊電池等。但我相信科學想象空間非常大,還是要看它未來的發展,相信未來會有很好的發展前景。
商、乘電池路線應有區別
從2015年來看,原來國內磷酸鐵鋰電池占絕對主導地位的情況正慢慢發生變化,越來越多的車企開始或已經采用三元鋰電池,國內的新能源汽車動力電池技術現狀是怎樣的?您認為新能源車企應如何選擇自己的電池路線?三元鋰電池是否可以很快全面取代磷酸鐵鋰電池?
歐陽明高:關于電池的技術路線,我主張乘用車與客車有所區別。現在乘用車的電池技術路線的主導是高比能量的電池,因為其核心問題是解決續駛里程,解決方案就是加大比能量。以目前的電池水平,純電動汽車的電池模塊最高可達140瓦時/公斤,要實現這個目標,單體電池與成組電池的比大約是0.7,即單體電池比能量要達到180-200瓦時/公斤才能做到。
目前單體電池水平約為180瓦時/公斤,個別情況會達到200瓦時/公斤。總體上電池模塊比能量水平多在120瓦時/公斤左右,單體電池則為160。
這一般是三元鋰離子電池的現有比能量水平,磷酸鐵鋰電池要低一點,但它安全性更好。我們要繼續發展三元鋰離子電池,到2020年要實現單體電池300瓦時/公斤的目標,幾乎比現有水平翻一倍。系統要達到200瓦時/公斤,也要提高近一倍。這是三元鋰離子電池能夠達到的水平,也是純電動轎車用的主流電池。現在鋰離子電池的正極是三元鎳鈷錳或鎳鈷鋁,負極是石墨。300瓦時/公斤的負極材料要由碳變成硅和碳的復合體。
新能源客車選用的電池我們主張首先是高安全性,比能量可以相對低一點,因此當前應以磷酸鐵鋰為主。因為客車上人多,電池也比較多,與乘用車不一樣,其核心問題更強調安全。
動力電池擴產需謹慎
您剛剛提到的”整車跑得快,電池跟不上“的問題,電池跟不上的原因具體是什么,是來自應用領域還是生產難度?
歐陽明高:為什么車可以做得出來而電池跟不上?因為動力電池是一個新興產業,但對整車而言,國內已有很龐大的傳統汽車產業,今年的30萬輛與現在全國2000多萬輛的年銷量相比還是一個很小的數字,但是對電池行業而言是一個大數。到今年11月份,國內的電池用量到已經達到120億瓦時,而原來的電動汽車產能規劃沒有這么大,動力電池是在消費類的小鋰離子電池基礎上發展起來的,在2014年,大概動力電池只占20%的份額,80%還是消費類鋰離子電池。小電池要做成大電池,有很多技術問題,包括制造工藝等都不一樣。
電池技術是比較復雜的,所以技術研發、驗證都需要時間,不能隨便拿到車上就用,即便車廠不擔心,電池廠也會很擔心,因此對擴大產能非常謹慎,不敢隨便放大,從小規模到大規模需要一個周期。其實現在的周期已經偏短了,本不應上得這么快,太快必然會引起一些質量參差不齊、制造缺陷等各種問題。
如此大規模的用量需求對于國內甚至全球的電池行業而言都是史無前例的,它需要有跟上的時間。今年電池行業的投資就接近1千億元,會新建1千億瓦時的產能,在建和已有的產能會達到1800億瓦時。全球最大的電池廠就在深圳比亞迪,它的產能140億瓦時,制造工藝也很先進。

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