對話劉彥龍 鋰電池容量屢長勢欲裝下未來

　　剛剛過去的4月，兩條消息被廣泛報道———天津研制的鋰電池創(chuàng)世界單體圓柱形電池容量之最，合肥研制出續(xù)航能力達(dá)380公里以上的客車大容量鋰電池。這些都為鋰電池在電動汽車上的普遍應(yīng)用提供了有力的“容量”支持，也使相關(guān)鋰電池的股票在近日大幅上漲。近期，有關(guān)鋰電池在技術(shù)上取得成果的消息接二連三。那么，目前國內(nèi)外鋰電池的發(fā)展處于一個什么狀態(tài)?鋰電池將有哪些用武之地?決定鋰電池未來應(yīng)用之路的關(guān)鍵是什么?

　　鋰電池能耐越來越大用武之地也越來越多

　　遼寧日報：近日，出現(xiàn)了許多鋰電池研發(fā)取得重要進(jìn)展的新聞，這從一個角度，是否說明鋰離子電池將成為電子產(chǎn)品中所用電池的主流?

　　劉彥龍：是的，鋰離子電池已經(jīng)成為手機(jī)、筆記本電腦、數(shù)碼相機(jī)等便攜式電子產(chǎn)品電源的唯一選擇。從電池本身來說，傳統(tǒng)的鉛酸電池和鎳鎘電池對環(huán)境有著不利的影響，如鉛酸電池行業(yè)產(chǎn)生鉛、酸霧及廢酸等污染物。從上世紀(jì)90年代末，世界各國都開始對鉛酸電池生產(chǎn)加以限制或治理，我國在去年公布了《鉛蓄電池行業(yè)準(zhǔn)入條件》，就是要防止鉛蓄電池低水平重復(fù)建設(shè)，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，為電池行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和產(chǎn)業(yè)升級奠定了基礎(chǔ)。

　　遼寧日報：這個結(jié)構(gòu)調(diào)整和電池產(chǎn)業(yè)升級是不是鋰離子電池?它有什么優(yōu)勢?

　　劉彥龍：鋰離子電池誕生和商品化于上世紀(jì)90年代初。從電池性能而言，鋰電池較鎳鎘或鎳氫電池具有高電壓、循環(huán)壽命長、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、無記憶效應(yīng)、成本低廉等優(yōu)勢，比如，一個鋰離子電池單體的工作電壓為3.7V(平均值)，相當(dāng)于3個串聯(lián)的鎳鎘或鎳氫電池;比能量(能量密度，指單位質(zhì)量儲能多少)也大，按目前普遍的150Wh/Kg,是鎳氫電池的2倍、鉛酸電池的4倍，更重要的是從環(huán)保角度來說，鋰電池幾乎不產(chǎn)生有毒有害物質(zhì)，環(huán)境友好，總的來看，鋰電池已成為便攜式電子產(chǎn)品電源的最佳選擇，也是電動汽車和儲能市場的重要選擇，是最有前景的儲能和移動電源。當(dāng)然，鉛酸蓄電池也有自身的優(yōu)勢，短時間內(nèi)在汽車、電動自行車、通信等領(lǐng)域仍占有統(tǒng)治地位，未來要高度重視環(huán)境保護(hù)和新技術(shù)的開發(fā)。

　　遼寧日報：電子產(chǎn)品特別是移動電子產(chǎn)品越來越多，對移動電源和儲能設(shè)備需求越來越大，您覺得未來鋰電池在哪些領(lǐng)域最能大顯身手?

　　劉彥龍：鋰離子電池最初僅應(yīng)用于高端攝像機(jī)、手機(jī)，現(xiàn)在已完全占據(jù)兩者的電池市場。可以說，只要是需要儲能的電子產(chǎn)品都可以用上鋰電池，根據(jù)應(yīng)用又可分便攜儲能電池和動力電池。前者主要包括計算機(jī)、通信和消費(fèi)電子產(chǎn)品，動力電池包括電動自行車和新能源汽車以及電動工具等領(lǐng)域。

　　遼寧日報：它的應(yīng)用前景還是十分廣闊的?

　　劉彥龍：是的，在電動工具、電動汽車、小型醫(yī)療儀器等領(lǐng)域鋰電池已成為最有競爭力的電池候選產(chǎn)品，比如電動自行車以前完全用鉛酸電池，而去年鋰電電動車占到電動車年銷量的4%至5%，替代鉛酸電池的步伐在加快，大容量鋰離子電池已在電動汽車上開始試用;近年來，在軍用通信、魚雷、潛艇、導(dǎo)彈、飛天、探月等軍事和航空航天領(lǐng)域鋰離子電池的身影也時常見到;隨著鋰電池性價比的進(jìn)一步提高，未來將向大規(guī)模太陽能系統(tǒng)、電網(wǎng)調(diào)峰、住家電力儲存設(shè)施方面延伸。鋰離子電池是未來最重要的電源產(chǎn)品，將給電子產(chǎn)品的應(yīng)用帶來更大的便利。

　　研制更高性能的鋰電池正負(fù)電極材料是關(guān)鍵

　　遼寧日報：雖然手機(jī)、筆記本電腦都用上了鋰電池，鋰電池電動車也出現(xiàn)了，但是待機(jī)時間等還不是令人滿意，這是不是說明鋰電池的性能還有待進(jìn)一步提高?

　　劉彥龍：一方面，電子產(chǎn)品特別是手機(jī)、電腦的便攜化和平板化潮流使我們對電池有了更高的期望，我們總是期望充電更快、容量更足、使用時間更長，而技術(shù)的進(jìn)步總是趕不上用戶的要求。另一方面，鋰電池的技術(shù)進(jìn)步一直沒有停止過，以應(yīng)用的20年來計，性能已經(jīng)有了極大的提高。當(dāng)然，鋰電池要想有更大的應(yīng)用空間，性能必須有更大的提高。以應(yīng)用在電動汽車上為例，在能量密度上，每公斤汽油可提供約10000瓦時的動力，而目前的每公斤鋰電池僅能提供約100多瓦時能量，在續(xù)航能力上，汽油轎車加滿一箱油約可跑500公里，而目前鋰電池車充滿電續(xù)航能力一般約一二百公里。所以，未來在可接受的成本和安全條件下，開發(fā)更高比能量的電池材料。

　　遼寧日報：要想實(shí)現(xiàn)性能上的飛躍，最關(guān)鍵的技術(shù)突破是什么，也就是科研上努力的方向是什么?

　　劉彥龍：鋰電池充電時，鋰離子從正極材料中脫嵌，經(jīng)過隔膜和電解液，嵌入到負(fù)極材料中，放電以相反過程進(jìn)行。正極、負(fù)極、電解液及隔膜等所用的材料決定了充放電等大部分性能，所以說，材料是鋰電池之基石，材料體系不同，致使其性能千差萬別，探索各組成部分使用新材料來提升鋰電的能量轉(zhuǎn)化效率和能量密度是鋰電技術(shù)突破的重點(diǎn)和方向。

　　遼寧日報：據(jù)報道，美國和我國科學(xué)家都把石墨烯材料用到了鋰電池上，使鋰電池性能獲得不同程度提高，這是不是在材料上的突破?

　　劉彥龍：是的，石墨烯是最新的納米材料，具有高導(dǎo)電性和良好的柔韌性，美國研究人員通過對石墨烯的獨(dú)特處理，把它用到鋰電池負(fù)極中，使鋰離子電池中的鋰離子獲得高速率通道的性能，充放電速度比普通的石墨做負(fù)極材料的鋰電快數(shù)倍。但石墨烯的大規(guī)模制備和應(yīng)用仍是難題，成本很高，限制了它在鋰電池中的作用。

　　看市場中日韓三分天下論技術(shù)我國須加快追趕

　　遼寧日報：近日，各大媒體報道了復(fù)旦大學(xué)吳宇平教授的水鋰電池的研制獲得突破，這個是否是一種新型的鋰電池?

　　劉彥龍：水鋰電池的特點(diǎn)是用水做電解質(zhì)而不是通常的有機(jī)溶劑，而且用的是鋰金屬，這些都是很獨(dú)特的，思路很新，而且在實(shí)驗(yàn)室也取得了成功，成功的關(guān)鍵還是在正負(fù)極材料上有獨(dú)特之處。水鋰電池在低成本、大容量等方面有大量的工作要做，離產(chǎn)業(yè)化還有很長的時間，因?yàn)楫a(chǎn)業(yè)化不但涉及到成本，還需要成熟的制備工藝與體系。科學(xué)發(fā)明從實(shí)驗(yàn)室到產(chǎn)業(yè)化的過程并非一蹴而就，仍有很多問題需要解決。

　　遼寧日報：目前已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化的動力鋰電池類型主要有錳酸鋰、三元材料和磷酸鐵鋰，他們各有什么優(yōu)勢，哪種最有前景?

　　劉彥龍：3種電池應(yīng)該說各有特點(diǎn)，錳酸鋰動力電池具有較高的氧化還原熱穩(wěn)定性，三元電池是鎳、鈷、錳3種材料組成，其具有較高的充放電循環(huán)性能，價格較高;磷酸鐵鋰電池性價比較高、安全性能更好，至于未來動力電池的發(fā)展走向還是需要看市場發(fā)展需求。現(xiàn)在日本、韓國動力電池以錳酸鋰為主，混合三元一起使用既保證了安全性，又提升了能量密度。我國目前大規(guī)模生產(chǎn)的主要是磷酸鐵鋰電池，如果在三元及錳酸鋰電池的技術(shù)上取得進(jìn)一步突破，可以逐步向三元及錳酸鋰電池為主導(dǎo)的鋰電產(chǎn)業(yè)邁進(jìn)。

　　遼寧日報：據(jù)了解，我國已經(jīng)是世界鋰電池的生產(chǎn)大國，您對我國的鋰電池生產(chǎn)發(fā)展態(tài)勢及市場競爭有何建議?

　　劉彥龍：鋰電池市場基本呈現(xiàn)中國、日本、韓國三分天下的格局，我國是鋰離子電池生產(chǎn)和出口大國，但還不是鋰電池強(qiáng)國，與日、韓比還有差距。預(yù)計從2015年開始，電動汽車市場將快速增長，到2020年電動車用電池市場將達(dá)到400億美元。所以說，僅就動力電池市場而言未來需求就十分巨大。這需要在國家政策和財力支持下，鋰離子電池企業(yè)加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新，掌握核心技術(shù)，做強(qiáng)做大自主品牌，積極開發(fā)國內(nèi)國際市場，贏得全球高端市場，使我國早日成為世界鋰離子電池強(qiáng)國。