未来的电池发展并是不是体积越大、越重越好？电池体积的变大会给汽车带来什么？
来源：宝鄂实业
2019-04-15 14:46
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“未来的电池发展并不是体积越大、越重越好，电池体积的变大反而会给汽车续航带来副作用。”中国汽车动力电池产业创新联盟副秘书长的王子冬先生表示。
时间是改变一切的良药。
随着新能源汽车产业的发展，纯电动汽车一再被提起，甚至被标榜为“汽车行业未来”。但任何新事物的成长和发展都要经过一个由弱到强，逐步成长壮大的过程。一种新事物的发展首先会因为技术不成熟会受到许多人的怀疑。
而纯电动汽车动力电池系统的安全问题也一度成为行业关注的焦点。9月1日中国汽车产业发展（泰达）国际论坛上，国家工业和信息化部装备工业司副司长瞿国春发言并强调“近日连续的新能源车自燃事件已经足够为整个行业敲响警钟，随着大量车企涌入新能源市场，安全问题已经成为行业的第一瓢冷水，这是我们必然需要去冷静思考的。”
对此，作为造车新势力中的一员，同时还是国内造车新势力中第一家自建动力电池产业的整车企业——前途汽车在安全管控和电池先进性的优势方面邀请了现担任中国汽车动力电池产业创新联盟副秘书长的王子冬先生对其进行了解读。
在王子冬看来，新能源动力电池的安全性问题要通过一朝一夕的技术积累，才能得以解决。
动力电池的安全性
为了确保电池的容量，动力电池都是由单个电池箱和电芯组成的，虽然单个电池芯和电池箱安全，但成组之后还会出现一系列的安全问题，所以才会有电池着火的情况发生。
王子冬对此作出了解释：“锂电池里面有什么呢？有正极、滤波、负极、隔膜、电解液。着火的就是电解液，锂电池最容易出问题的就是在负极表面长这个东西，如果长度超过隔膜的厚度，就能把隔膜刺伤，相当于把火药和打火机放在一个屋子里，用保鲜膜隔开，想想都惊心动魄。”
甚至连新能源技术最为发达的特斯拉都没能避免这项难题，从2018年1月开始，特斯拉共发生18起事故，根据销量统计，特斯拉全球销量达到18万台，事故发生了18起，平均一万台一起事故。
在王子冬看来，我们现在提高电芯能量密度的时候，科学上有很多工作和难题要解决。但是今天还没有解决，所以在没有解决的情况下，我们急着提高能量密度，就显得我们有点操之过急。
最后，王子冬先生对电池的安全性体现在以下几个方面：1、电芯制造过程。2、电池组集成过程。3、储存过程中，4、运输过程。5.充电使用过程。6.回收过程。7.材料提炼过程。
如何解决安全性问题
解决电池的安全性问题主要从两个方面入手，其一是在电池的出厂前，其二则是在电池出厂后的使用过程中。
王子冬表示：“众所周知，动力电池组是非常复杂的能量系统，就像10个手指头各不相同，做电池更是化学的东西更不可能相同。所以我们需要一个系统的保护措施。从热管理、连接的可靠性、可制造性、机械安全、电气安全、防护安全等环节多方面入手。”
而在电池的使用过程中，一个电池的安全和循环寿命，除了关乎电池自身工业和产品质量，更至关重要的就是安全管控。王子冬指出：“影响中国发展新能源汽车产业的难点主要是成组技术及必需的电池安全管理系统，但很多车企在安全管控方面都把这项系统基本减掉了”
而华特电动作为前途体系下的电池系统核心研发模块，为前途汽车的首款量产车——前途K50搭载了可再充能量存储系统（RESS），通过全新的设计理念及先进的技术，从根本上解决了低温启动及充电、高温放电、电池使用寿命、碰撞安全性等目前纯电动汽车存在的普遍问题。
动力电池的未来发展趋势
分析完动力电池的安全性如何解决之后，王子冬对动力电池的未来发展趋势进行了解读。
“未来的电池发展并不是体积越大、越重越好，电池体积的变大反而会给汽车续航带来副作用。”王子冬表示。
将一切交给时间前途邀请王子冬谈动力电池安全问题
“电池组和油箱有很大的差异，电池组有电和没电，重量没有差一点，但是油箱加满了，跑完了之后重量没有了，所以汽车是越跑越轻，电动车‘越跑越重’。”王子冬进一步解释道。
王子冬特别提到，未来市场主流电池不会采用特斯拉圆柱电池，因为其能量衰减大。也不会采用堆积电池的方案来解决续航问题。
对于如何攻克这项难题，王子冬将其交给了时间。他认为在动力电池方面，时间和技术有交叉。就是说达到一定的时间，技术能够攻克，这是交点，王子冬认为这个交点不会让我们等太久。
国际电动汽车动力电池产业发展与技术创新峰会在江苏省张家港市口召开，本次峰会以“供需协同与技术升级”为主题，围绕“技术开发与性能优化”、“整车配套与选型需求”、“动力电池回收与梯次利用”三大领域开展为期两天的深入探讨。
在此次峰会上，中国工程院院士陈立泉做了题为“新能源汽车动力电池下一代技术方向的思考与推动产业发展的要素分析”的主题演讲，以下为现场实录：
中国工程院院士陈立泉
大家知道，现在我国已经是新能源汽车产销大国，产销量已经是超过了日本和美国，成为世界第一，前不久一个消息，7月27日，英国宣布将于2040年停止销售汽油和柴油汽车来减少空气污染，实际上，不止是英国，最早的2025年像挪威、荷兰，这些国家将于2025年禁止销售燃油车，其他国家像德国、比利时2030年和2040废止燃油车应该算是比较晚的。所以，整个欧盟国家大概到2050年，在路上的跑车都是新能源汽车。那么我们国家的发展规划，大概是到2020年，汽车产销量大概是三千万辆，新能源汽车二百万辆，2025年我们的新车大概是3500万辆，新能源汽车生产700万，占20%。
新能源汽车快速发展有两个问题，一个是续航里程，一个是安全。
近期的问题我想说硅碳负极现在很多企业都在做，这个应该说是我们在锂电行业力点，工作人唯一申请专利比较早的，第一个专利是物理所申请的，这是全世界认可的，我们希望能够用上，所以我们从500毫克纳米硅，到500公斤去年用了17年的时间。从而实验室的文章到产业化是有相当长的距离，我希望以后不要再出现17年的时间，希望能够架起一座桥梁，就是实验室和企业能够怎么样对接。但是现在突然国家这么一个指标，一定要有三元材料，所以现在企业做原材料公司都宣称可以做三元材料，但是三元材料有问题，所以要完成这个指标也不是那么容易的事情，所以这是近期的一个工业。
除了近期的工作应该现在开始考虑中期和长期的，负极只能用金属，用金属锂电做负极，正极的话可以含锂，也可以不含。那么另外锂硫电池肯定是目前也在考虑，那么下一步使用的话可能比较快一点，然后再下一个是锂空气电池，锂空气电池，金属锂做负极，固体电解质。
液体电解质电池，是我们大家都很熟悉了。能量300瓦时每公斤，但是超过500是不可能的。
为了解决这个安全性的问题，也是有很多办法，安全性跟容量有关系，容量越大，安全性越差。这个安全性的指标比较高，它的电压是2V，充电可以充到更高一点，那么电压越高，安全越差。
另外个改善安全性就是固态电池，它的电解质也两种，一种是聚合物，另外一种无机材料。特别是我要强调聚合物，现在有人说做成世界上第一个固态电池，它不是聚合物，它里面是含了液体的。
同时，要考虑锂硫电池，锂硫电池一个问题就是中间产物是多硫化物，由于穿梭效应达到金属锂负极使之失去活性。解决方案是采用固体电解质，还有一个锂空气电池是开放体系，空气电池是开放的，开放的空气里头有水分，有二氧化碳，如果说是用液体电解质的话，吸到水肯定不行，如果二氧化碳马上形成碳酸锂，碳酸锂就沉淀，所以一定要用固态电解质。
博士公司2015年做了一个预判，能量密度是现有产品的两倍以上，成本更低，一辆用目前的电池只行驶100迈，用固体电池后可行驶200迈。目前的锂离子电池的负极是石墨的，这样的话，博士公司就把美国一个丰田汽车正在研究由全固体电池提供动力的电动车，因为是国有企业，动作比较慢，就没弄成。丰田2020年要开始销售全固态电池的电动车，那么据说，充电时间可以减少，但是我一直没查到，它的电池体系，它计划2020年开始销售，，现在应该已经开始在研究了。
那么固态电池用的固体电解质目前有两大类，一大类无机的，一类是高分子类的。
还有两种材料，一个是反钙钛矿，现在也建了一个团队，它的电导率比锂硫低。这有个问题，就是钛是要变色的，所以有人说，这个材料在锂的固体电解质里面没法用，但是，这个材料并不排除可用。那么目前还有一种是磷酸盐的材料，这是我们目前实验室正在研究的工作，所以这五类材料可以用的，应该说这五类材料里头有我们中国人的贡献，还是值得欣慰的一件事情。
聚物电解质有很重要的优点，机械强度、柔性，容易加工，特别是可以加工成薄膜，
高分子材料PEO，锂盐，用的固体材料就是磷酸锂氯，混起来以后，做成这种薄状的东西，这个是实物，有柔性的，这是文献里头的工作。如果用它来做个固体电池的话，是金属锂做负极，正极材料是用的磷酸铁锂，它包了碳。
这是国外几个工作，一个用薄膜做，这个是固体电解质是非晶态的，这是氧化硅、氧化锂，可以买得到的，这个是例子，循环已达三万多次，就是薄膜电池应该说是还是可以的。
博士公司收购的这家公司叫CEEO，它的电子样品是38瓦时的，每公斤是200瓦时，并不是很多，他的输出电压是3.42V，希望预计2017年能够做到每公斤300瓦时。
这是是日本的第一个全固态电池，它是用钴酸锂做正极，硫化物做电解质，石墨做负极。这是韩国的，也是用的硫化物，负极也是石墨类。法国的这款车的电池就是刚才说的用金属锂做负极，磷酸铁氯做负极的，电池Pack是100瓦时。
这是我们物理所做的一个固态电池的一个大体情况，我们的思路是尽量利用现有固体锂离子电池的设备、工艺来做固态锂电池，这是所用材料的情况，这是薄膜，这是它的能量密度，从310-390瓦时每公斤，到800-900wh/L，这是电池的情况。
西德是宁波材料团队主要用硫化物做固态电解质，用钴酸锂做正极。
这个是另一个研究所做的，他们做新能源材料，一种新的电解质PPC，能量密度可以做到每公斤250瓦时，五次穿针没有事故。它在海事上已经应用了，最近他们把它用到一个桩子做深海实验，深度超过7000米，其中6次超过10000米，所以我国是世界第二个国家能够做出在深海应用的固态电池，第一个大家都知道是日本。
所以这个工作好像在中央台也报道了，所以不详细讲了，我想今天的介绍情况就是这样，我希望，固态电池能够极大的改善安全性能量密度大大提高，支持固态电池研发和产业化，锂电池产业从跟跑到领跑，发展共享EV，促进EV推广应用。
