三元動力電池雖然逐漸走上舞臺，但是三元動力電池比能量很難突破400瓦時/公斤。此外還面臨著原材料壓力、使用壽命短等問題。
為了克服三元動力電池的局限性，富鋰猛基電池、固態(tài)電池等下一代鋰離子電池開始受到關(guān)注，并被認(rèn)為是下一代最具潛力的動力電池。
富鋰錳基材料電池最大的優(yōu)勢就在于其能量密度高，其理論能量密度可以達(dá)到900瓦時/公斤，遠(yuǎn)高于磷酸鐵鋰電池和三元電池。此外，富鋰錳基材料電池不含貴金屬，原材料取材容易，因此成本也較容易控制。
富鋰錳基材料在2010年逐漸成為幾家科研院所的重要課題。例如北京大學(xué)夏定國教授課題組在富鋰錳基材料制備、陰離子氧化還原過程的調(diào)制、陰離子電荷補(bǔ)償機(jī)理及陰離子氧化還原過程的激發(fā)研究中取得了系列進(jìn)展。中科院寧波材料所也有相應(yīng)研發(fā)能力。
但富鋰錳基材料研發(fā)時間短，目前還存在很多問題。例如倍率、循環(huán)過程容量/電壓的急劇衰減，尚無圓滿對策方案。饒睦敏表示，電池是一個系統(tǒng)工程，在開發(fā)出晶體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的富鋰錳基材料的同時，也要開發(fā)出相匹配的高壓電解液、負(fù)極等材料體系才能規(guī)模應(yīng)用。
歐陽明高說，由于富鋰錳基課題還沒結(jié)題，目前仍無法得出產(chǎn)業(yè)化的準(zhǔn)確時間點(diǎn)，爭取在2025年左右產(chǎn)業(yè)化。
相較于富鋰錳基只有科研院所進(jìn)行研究的情況，眾多企業(yè)更樂意將資金與人力投放在固態(tài)電池的研發(fā)上。現(xiàn)有鋰電池是由正極材料+負(fù)極材料+電解液組成，而固態(tài)電池則將電解液換成了固體的電解質(zhì)，使得整個電池結(jié)構(gòu)中不含有液體。固態(tài)電池具有能量密度高、體積小、安全性及可靠性高的優(yōu)勢。
陳立泉認(rèn)為固態(tài)電池是下一代電池的主導(dǎo)技術(shù)之一。
寧德時代在其招股書中就披露，擬募集資金131.2億元,投資寧德時代湖西鋰離子動力電池生產(chǎn)基地項(xiàng)目、寧德時代動力及儲能電池研發(fā)項(xiàng)目，其中就包括固態(tài)電池。
從全世界范圍來看，豐田汽車（TYO:7203/NYSE:TM）和松下宣布合作開發(fā)固態(tài)電池。英國知名家電企業(yè)戴森也投資了一家名為Sakti3美國固態(tài)電池創(chuàng)業(yè)公司。寶馬也宣布與加州的固態(tài)電池公司Solid Power公司展開合作。
固態(tài)電池開發(fā)并非一帆風(fēng)順。加拿大Avestor公司也曾嘗試過研發(fā)固態(tài)鋰電池，因一直無法產(chǎn)業(yè)化，最終2006年正式申請破產(chǎn)。
快速充電問題是影響固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵因素之一。此外，饒睦敏介紹，固態(tài)電池界面問題一直無法解決。液態(tài)電池中，電解液與電極材料之間的界面會發(fā)生復(fù)雜的電化學(xué)反應(yīng)。固-液界面的傳質(zhì)過程相對較為順暢；而固態(tài)電池中電極與固體電解質(zhì)之間的固-固界面接觸相比固-液界面接觸具有更高的界面接觸阻抗，同時，界面相容性和穩(wěn)定性也顯著影響固態(tài)電池的循環(huán)性能和倍率性能。
在無法解決上述問題之前，固態(tài)電池很難產(chǎn)業(yè)化。但陳立泉表示，中國鋰電行業(yè)要想真正超越韓國，就要搶先研發(fā)出固態(tài)電池，可以從現(xiàn)有技術(shù)出發(fā)，一點(diǎn)點(diǎn)減少電解液，逐步轉(zhuǎn)為固態(tài)電池。從目前進(jìn)度來看， 五年左右可以做到固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化。
更遙遠(yuǎn)的燃料電池
政策刺激燃料電池的發(fā)展，但未來難以取代鋰離子動力電池。
在鋰離子動力電池之外，以氫燃料電池為代表的新能源動力路線也進(jìn)入了商業(yè)化的窗口期。燃料電池是將燃料的化學(xué)能通過電化學(xué)反應(yīng)直接轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電設(shè)備，本質(zhì)上是一種能量轉(zhuǎn)化裝置。氫燃料是目前被看好的燃料種類。
北汽福田汽車股份有限公司（600166.SH）董事會秘書、高級副總裁龔敏告訴《財(cái)經(jīng)》記者，氫燃料電池是國際上新能源車發(fā)展的戰(zhàn)略，國外車企巨頭一開始不造純電動汽車，因?yàn)樘厮估愜娡黄穑由现袊袌龅男枨螅鼈儾派a(chǎn)電動車作為過渡。
早在1992年，豐田汽車就開始了氫燃料電池車的開發(fā)工作，2014年上市其首款量產(chǎn)氫燃料電池汽車“MIRAI未來”。近些年，豐田、通用汽車（NYSE:GM）等巨頭在這方面的研發(fā)投入都是上億美元。不少國家政府也在為氫能站臺。
德國國家氫能與燃料電池技術(shù)組織主席Klaus Bonhoff在2018年的電動汽車百人會上透露，未來十年德國政府愿意為氫能項(xiàng)目的研發(fā)繼續(xù)投入14億歐元。2016年5月，中共中央、國務(wù)院印發(fā)《國家創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略綱要》，表示要“開發(fā)氫能燃料電池等新一代能源技術(shù)”。
同時在2018年新能源汽車補(bǔ)貼加速退坡的情況下，中國保持燃料電池汽車補(bǔ)貼不變。
政策起到了效果，中國的氫燃料電池汽車市場開始逐漸活躍，更多企業(yè)以及資本愿意進(jìn)入這一領(lǐng)域。上汽集團(tuán)（600104.SH）前瞻技術(shù)部燃料電池整車項(xiàng)目總工程師程偉透露，以前上汽找國內(nèi)的合作伙伴，對方要求開發(fā)費(fèi)車企全包，現(xiàn)在國內(nèi)很多供應(yīng)商主動找到上汽要求合作，并表示愿意自行承擔(dān)相關(guān)開發(fā)費(fèi)用。
一位參與國內(nèi)新能源汽車發(fā)展路線圖制定的資深專家提醒說，近20年前他剛開始研究時，也是跟現(xiàn)在進(jìn)來的人一樣充滿熱情，但是時間長了，變得越來越理性，“這水挺深的”。
“氫能燃料電池系統(tǒng)全產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)門檻高，目前大家都只關(guān)注到系統(tǒng)本身，但與氫相關(guān)的技術(shù)和基礎(chǔ)設(shè)施并不理想。” 歐陽明高提醒，現(xiàn)階段，前端的氫能等燃料的制取、儲存、運(yùn)輸、壓縮、車載等各方面的產(chǎn)業(yè)鏈配套都亟待完善。
微信二維碼
