關(guān)于動(dòng)力電池正級(jí)材料研究進(jìn)展與未來(lái) 鴻研嘉賓這樣說(shuō)
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2021-03-04 08:28:02
021年2月22日鴻研新能源系列沙龍第二期——?jiǎng)恿﹄姵匚磥?lái)材料體系，如期舉行。本次活動(dòng)邀請(qǐng)東南大學(xué)范奇、北京大學(xué)深圳研究生院新材料學(xué)院張明建兩位青年老師一起探討動(dòng)力電池的未來(lái)材料體系研究現(xiàn)狀和展望。
2021年2月22日鴻研新能源系列沙龍第二期——?jiǎng)恿﹄姵匚磥?lái)材料體系，如期舉行。本次活動(dòng)邀請(qǐng)東南大學(xué)范奇、北京大學(xué)深圳研究生院新材料學(xué)院張明建兩位青年老師一起探討動(dòng)力電池的未來(lái)材料體系研究現(xiàn)狀和展望。活動(dòng)分成兩個(gè)環(huán)節(jié)：主題分享、議題討論。主題分享環(huán)節(jié)由嘉賓做簡(jiǎn)要的主題分享，議題討論環(huán)節(jié)嘉賓與網(wǎng)友一起對(duì)動(dòng)力電池的未來(lái)材料體系展開(kāi)討論。
材料人：第一個(gè)問(wèn)題是請(qǐng)兩位老師各自談一下近年來(lái)正極材料方面有哪些比較亮眼的研究進(jìn)展。
張明建：我就談一下層狀這一塊。層狀這一塊根據(jù)元素不同分了三類(lèi)，一個(gè)是鈷酸鋰，一個(gè)是鎳基為主的，另外一個(gè)是錳基為主的。關(guān)于這三個(gè)方向近些年都有一些比較亮眼的工作，比方說(shuō)鈷酸鋰現(xiàn)在主要一個(gè)方向是因?yàn)樗瓉?lái)不能應(yīng)用在動(dòng)力電池中，因?yàn)樗哪芰棵芏炔蛔?，?.2伏4.3伏原來(lái)能量只能發(fā)揮出一半，到140 mA h g-1左右。這些年大家都在向高能量密度，也就是放出更多的容量，向高壓方向走。往高壓的話就能放出更多的容量，4.5V4.6V就能放出220 mA h g-1的容量，比原來(lái)140的容量高了一半還多。鈷酸鋰這塊，一個(gè)是2016年浙江大學(xué)陸盈盈他們組開(kāi)始做了一個(gè)鋰鋁氟的包覆，從這個(gè)時(shí)候大家開(kāi)始往這個(gè)方向做。然后2018年任揚(yáng)老師還有華為公司，他們做了一個(gè)鑭鋁的摻雜。緊接著2019年有陳立泉院士和李泓老師他們團(tuán)隊(duì)發(fā)了一個(gè)鈦鋁鎂的摻雜，2018年4.5伏，2019年他們就做到4.6伏，能量密度的容量能發(fā)揮到220左右。2020年里MIT李巨老師他們又相繼發(fā)了兩個(gè)工作，在鈷酸鋰?yán)镞呍谒砻孢M(jìn)行尖晶石包覆還有硒摻雜，都把電壓能提高到4.6V，循環(huán)穩(wěn)定性提高了很多。最新的一個(gè)工作是前幾天剛看到了布魯克海文國(guó)家實(shí)驗(yàn)室楊曉青老師他們團(tuán)隊(duì)剛發(fā)了一篇說(shuō)在4.6伏的時(shí)候，高電壓下也有氧化還原，而且他們通過(guò) PDF證明了氧的氧化還原在鈷酸鋰?yán)镞吺强赡娴摹Ｒ簿褪钦f(shuō)他們這個(gè)技術(shù)很可能證明高電壓鈷酸鋰是可行的。它并沒(méi)有像錳基的氧的氧化還原，有很大的不可逆性、不穩(wěn)定的。所以對(duì)鈷酸鋰來(lái)說(shuō)，從這個(gè)角度來(lái)說(shuō)很可能給我們一個(gè)啟示，它可能更多的是一個(gè)表面的問(wèn)題，也許我們只是把那個(gè)表面保護(hù)好，高電壓的容量就完全能發(fā)揮出來(lái)。這算是給我們一個(gè)很大的啟示，也在這個(gè)領(lǐng)域方面打了一個(gè)興奮劑，也可能這一塊很快就會(huì)有新的工作出來(lái)，大家會(huì)把這一塊做的更好一點(diǎn)，這是高電壓鈷酸鋰的這方面的進(jìn)展。
另外高鎳這一塊的話，主要是前驅(qū)體技術(shù)，也就是他要做氫氧化物二次顆粒，主要技術(shù)是被國(guó)外，韓國(guó)Yang-KooK Sun課題組還有阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室amine課題組他們所掌握的，所以他們這一塊的工作非常多，他們發(fā)明了核殼技術(shù)還有梯度技術(shù)，把高鎳這一塊的容量能做到90%，我看到他們有一篇ACS Energy letters上，能做到98%以上。所以高鎳這一塊他們組做的比較強(qiáng)，國(guó)內(nèi)相對(duì)說(shuō)各個(gè)團(tuán)隊(duì)這一塊主要是掌握的不夠，所以高鎳這一塊我們還是相對(duì)弱一點(diǎn)。
然后高鎳還有一個(gè)方向就是單晶化的方向，這個(gè)技術(shù)主要是在加拿大Jeff Dahn他們組在做，還有韓國(guó)的一個(gè)課題組在做，主要解決的是高鎳材料的穩(wěn)定性的問(wèn)題。因?yàn)楦哝嚞F(xiàn)在能量密度容量都比較好了，循環(huán)穩(wěn)定性的問(wèn)題，是高鎳主要存在的問(wèn)題。然后他們通過(guò)單晶技術(shù)來(lái)解決循環(huán)穩(wěn)定性的問(wèn)題,來(lái)保證大顆粒在循環(huán)過(guò)程中更難破碎，有一個(gè)更好的機(jī)械穩(wěn)定性。然后錳基材料發(fā)展方向比較多，前面一段時(shí)間有一個(gè)工作是北大夏定國(guó)老師他們的一個(gè)工作，通過(guò)鋰鈉離子交換，做了一個(gè)O2相的錳酸鋰。還有南京大學(xué)周豪慎老師，他們也通過(guò)離子交換做了一個(gè)鋰鈉復(fù)合相。還有最亮眼的一個(gè)工作是南京工業(yè)大學(xué)夏暉老師相繼發(fā)兩篇文章，他們通過(guò)電化學(xué)插鋰的方式，做了一個(gè)錳酸鋰的層狀相和尖晶石的復(fù)合相，結(jié)果在上千次循環(huán)上，容量保持率還能達(dá)到97%，所以這個(gè)工作非常得漂亮。還有法國(guó)科學(xué)院的Tarascon，他們也做了一個(gè)鋰鈉復(fù)合相的工作，去年發(fā)在Nature materials上，所以錳基這一塊主要的進(jìn)展應(yīng)該就是這些鋰鈉復(fù)合相的工作，將來(lái)可能是錳基的一個(gè)比較好的趨勢(shì)，來(lái)解決錳基材料的循環(huán)穩(wěn)定性、容量電壓衰減這些問(wèn)題，現(xiàn)在好多課題組都在朝這個(gè)方向在做。范奇：我主要講一點(diǎn)磷酸鐵鋰方面的，磷酸鹽方面的，還有一些說(shuō)鋰硫電池方面的工業(yè)上面的一些進(jìn)展。因?yàn)榱姿徼F鋰這個(gè)材料它現(xiàn)在在工業(yè)上面里面，特別在我們電動(dòng)汽車(chē)?yán)锩嬗玫囊呀?jīng)比較多了。像一些大的這些方向上面其實(shí)也基本上定下來(lái)，比如說(shuō)這個(gè)就是離子電導(dǎo)怎么解決，電子電導(dǎo)怎么解決，都已經(jīng)解決的也比較清楚。其實(shí)學(xué)術(shù)界上面的研究更多的可能還是機(jī)理，比如在里面的鋰離子的遷移，以及一些相應(yīng)的復(fù)合相表征上面做了一些相應(yīng)的研究。那么工業(yè)界上面，其實(shí)從我了解的情況來(lái)看的話，還是各有各的路線。比如說(shuō)現(xiàn)在比較多的方向是磷酸鐵鋰怎么降成本，那么這個(gè)里面其實(shí)涉及到一個(gè)最大的問(wèn)題，就是用氧化鐵做原料去做磷酸鐵鋰材料。像這一塊，其實(shí)現(xiàn)在的研究已經(jīng)有非常多的成熟的結(jié)果，各家都有各家特色。那像磷酸鐵也是非常成熟的，磷酸鐵的話在全聚體怎么控制這一塊的話，其實(shí)也是各家各有各的所長(zhǎng)。另外一塊的話對(duì)于磷酸鐵鋰來(lái)講，磷酸錳鋰和磷酸鈷鋰也在發(fā)展，但發(fā)展的不是像磷酸鐵鋰一樣能夠迅速擴(kuò)展開(kāi)來(lái)。我們認(rèn)為主要的原因其實(shí)還是因?yàn)椴牧系闹苽淇刂粕厦妫匀粫?huì)比磷酸鐵鋰會(huì)麻煩很多。另外一個(gè)就是說(shuō)磷酸釩鋰，我們?yōu)槭裁慈ネ屏姿徕C鋰這個(gè)材料？是因?yàn)榱姿徕C鋰它的優(yōu)勢(shì)是非常明顯，而且它合成也很簡(jiǎn)單。但是我們也碰到一個(gè)很大的問(wèn)題，特別是在政府這個(gè)層面，在工業(yè)這個(gè)層面上面對(duì)釩的毒性的認(rèn)識(shí)，很多時(shí)候是有一些偏見(jiàn)的。所以我們認(rèn)為更大的問(wèn)題是怎么去認(rèn)識(shí)這樣一個(gè)材料的問(wèn)題。鋰硫電池的話現(xiàn)在在學(xué)術(shù)圈的亮點(diǎn)就非常多了。比如說(shuō)我是在正極材料上面做文章，那么現(xiàn)在大家還是很多的課題組在做極性材料的合成，很多時(shí)候是用催化機(jī)制去解釋它，或者是用吸附的機(jī)制去解釋它。也有的是在隔膜上面去做文章。就是說(shuō)早期的像周豪慎老師有一個(gè)非常精彩的工作，就是用MOF，在上面去做一層比較好的選擇透過(guò)性的，這個(gè)也是比較常用的方法。另外一塊在負(fù)極上面，特別Li上面，怎么去抑制它的枝晶生長(zhǎng)？因?yàn)閺默F(xiàn)在了解的情況來(lái)看的話，鋰硫電池最大的問(wèn)題在工業(yè)化應(yīng)用上的或者是大的示范的情況下，它其實(shí)還是在Li這邊出了問(wèn)題，而不是在S這邊出的問(wèn)題。因?yàn)橐粋€(gè)比較尷尬的事情是因?yàn)榱蚧嚤旧碛泻芏嗟膯?wèn)題，目前來(lái)看，不可能用完全的無(wú)鋰負(fù)極去跟鋰硫電池去做匹配。這樣的話就是說(shuō)枝晶生長(zhǎng)是必須要解決的問(wèn)題。在這種情況下面，很多的包括現(xiàn)在S電池里面用固態(tài)電解質(zhì)，就是說(shuō)用各種方法在上面去做包覆層、扣頂層，或者說(shuō)是人工SEI的這個(gè)方法都非常多，但其實(shí)里面最大的問(wèn)題還是能不能上到大的軟包電池里，這個(gè)是一個(gè)關(guān)鍵的問(wèn)題。有很多好的工作還是會(huì)把軟包電池的數(shù)據(jù)給拿出來(lái)的，這個(gè)非常重要。
至于鈉硫電池的話，其實(shí)從我們現(xiàn)在做的情況來(lái)看的話，大家還是在一個(gè)研究階段。因?yàn)閺奈覀儸F(xiàn)在得到情況來(lái)看的話，一旦S的負(fù)載量高了以后，性能衰減還是比較明顯。從國(guó)外的情況來(lái)看的話，鈉硫其實(shí)包括鉀硫、鎂硫的不斷的有好消息出來(lái)，但能真正走向應(yīng)用，我覺(jué)得這個(gè)東西其實(shí)還是需要大家共同努力的。材料人：第二個(gè)問(wèn)題是正極材料理論方面以及表征手段方面，有什么重大的進(jìn)展嗎？
張明建：理論方面，我對(duì)其他組不太了解，對(duì)我們組在這方面有一些工作有一些了解。主要是在大數(shù)據(jù)，還有在關(guān)于鋰鎳反位方面的一些認(rèn)識(shí)。原本缺陷方面的認(rèn)識(shí)，我們所提出的磁阻錯(cuò)理論，還有超交換理論，這主要是結(jié)合我們組有一個(gè)很強(qiáng)大的計(jì)算團(tuán)隊(duì)，他們?cè)谶@方面做了很多的工作，大家感興趣的可以去看一下。然后就是，現(xiàn)在有一個(gè)趨勢(shì)是潘老師提出的，一個(gè)是從材料基因組的角度，結(jié)合理論及思想，結(jié)合相圖，結(jié)合大數(shù)據(jù)機(jī)器學(xué)習(xí)這些最先進(jìn)的信息技術(shù)手段來(lái)服務(wù)于正極材料，還有固態(tài)電解質(zhì)方面的開(kāi)發(fā)。我覺(jué)得這是材料開(kāi)發(fā)方面的一個(gè)趨勢(shì)。另外表征手段的話，我覺(jué)得現(xiàn)在國(guó)家在大力的建設(shè)大科學(xué)裝置，包括同輻射光源，東莞、北京、上海的同輻射光源都在往第三代第四代升級(jí)，還有大連在建自由電子激光，還有深圳這邊和東莞這邊也就都在規(guī)劃同步輻射光源。然后中子源，東莞建了散裂中子源。所以國(guó)內(nèi)在光源這一塊投入了很多的支持。在國(guó)外這些其實(shí)已經(jīng)應(yīng)用的比較多了。隨著我們國(guó)家在大科學(xué)裝置方面的進(jìn)步，我相信依賴(lài)于大裝置的一些表征手段，在國(guó)內(nèi)更多的課題組，更多的研究團(tuán)隊(duì)能用到這方面。畢竟這方面不管是強(qiáng)度還是波長(zhǎng)，還是一些其他技術(shù)的發(fā)展，相對(duì)于實(shí)驗(yàn)室的表征技術(shù)來(lái)說(shuō)，已經(jīng)有很多的進(jìn)步，能看到實(shí)驗(yàn)室里邊看不到了很多信息，這對(duì)于我們材料研究是非常重要的。另外除了大科學(xué)裝置以外，我們還關(guān)注到像一些之前比較常規(guī)的技術(shù)手段，比方說(shuō)核磁、質(zhì)譜，它們都能反映材料的結(jié)構(gòu)信息，還有一個(gè)固態(tài)核磁和二次離子的質(zhì)譜，都能用于電池材料一些原位表征，用來(lái)觀察電化學(xué)過(guò)程中的結(jié)構(gòu)變化和電化學(xué)性能的衰減。所以總的來(lái)說(shuō)就是一個(gè)基于大科學(xué)裝置技術(shù)的發(fā)展，另外一個(gè)就是基于原有的實(shí)驗(yàn)室的一些技術(shù)，希望把它們進(jìn)行一些原位化，用來(lái)觀測(cè)電池研究中的一些原位的結(jié)構(gòu)變化，化學(xué)變化，研究電池衰減的相變過(guò)程，我覺(jué)得這可能是兩個(gè)方向。
材料人：科研界和產(chǎn)業(yè)界對(duì)正級(jí)材料發(fā)展有哪些趨勢(shì)呢？
張明建：我覺(jué)得目前產(chǎn)業(yè)界的話主要分兩塊也就是磷酸鐵鋰和高鎳了，在動(dòng)力電池里邊。所以我就說(shuō)一下高鎳，這一塊的話就兩個(gè)趨勢(shì)，一個(gè)穩(wěn)定性的問(wèn)題，一個(gè)是成本的問(wèn)題，因?yàn)樗@里邊含有鈷。所以一個(gè)趨勢(shì)單晶化，或者通過(guò)摻雜，還有二次顆粒的設(shè)計(jì)，像設(shè)計(jì)一些梯度來(lái)解決穩(wěn)定性的問(wèn)題。另外無(wú)鈷這一方面的話，其實(shí)我們團(tuán)隊(duì)剛出了一篇Nature Energy，上面是專(zhuān)門(mén)提到無(wú)鈷的這個(gè)問(wèn)題在高鎳三元體系里邊到底是不是起作用，到底能不能徹底拿掉鈷這一部分，那篇文章應(yīng)該有一個(gè)比較好的描述，基本上認(rèn)為是高電壓下是對(duì)于高鎳三元材料來(lái)說(shuō)起到一個(gè)負(fù)面的作用，它會(huì)影響結(jié)構(gòu)失氧、過(guò)渡金屬的遷移，會(huì)加速的顆粒裂紋的產(chǎn)生。所以基本上現(xiàn)在一個(gè)態(tài)度是認(rèn)為在三元里鈷應(yīng)該是可以拿掉的，這應(yīng)該是高鎳三元的一個(gè)趨勢(shì)，這樣的話就會(huì)進(jìn)一步降低高鎳三元的成本，是從成本的角度來(lái)考慮的。
然后錳基體系有幾個(gè)文章在科研階段已經(jīng)很多了。產(chǎn)業(yè)化我覺(jué)得隨著剛才提到的各位老師的進(jìn)展，離產(chǎn)業(yè)化反正是越來(lái)越近了。但是現(xiàn)在一個(gè)方向就是材料本身在實(shí)驗(yàn)室做的已經(jīng)很好了，主要的問(wèn)題是合成這一塊，因?yàn)楝F(xiàn)在的這些材料的合成基本上用的都是非常規(guī)的手段，合成工藝都太復(fù)雜了，需要進(jìn)一步的尋找新的合成方法來(lái)合成這些高穩(wěn)定性的錳基，解決完合成關(guān)鍵的環(huán)節(jié)才我覺(jué)得才可能推向產(chǎn)業(yè)化。范奇：我來(lái)講一下磷酸鹽這一塊。從我們了解情況來(lái)看的話，工業(yè)界上面目前來(lái)講走的比較多的還是是磷酸鐵和氧化鐵的路線。氧化鐵大家重點(diǎn)還是怎么去降成本，同時(shí)在穩(wěn)定性能上面，因?yàn)檠趸F制備的時(shí)候還是很容易引入雜質(zhì)，甚至有可能去把氧還原，所以各家都是在想辦法去解決這些問(wèn)題。那么像磷酸鐵來(lái)講的話，它可能更多的還是說(shuō)它的形貌控制上面去做一些文章。另外大家可能更多的關(guān)注到就是說(shuō)包性的和摻雜的穩(wěn)定性，因?yàn)檫@是對(duì)材料的一致化程度是影響比較大的。那么其次就是說(shuō)磷酸鹽系的材料，它其實(shí)有一些本征問(wèn)題都是一直存在的，它的電子電導(dǎo)一直顛倒，相對(duì)于高鎳，然后像三元，甚至像鈷酸鋰呢，它都是要差很多的。所以大家其實(shí)很多的精力還是放在去怎么去提高他的電子電導(dǎo)上面。那么從現(xiàn)在大家得到結(jié)果來(lái)看，就是磷酸釩系的體系的會(huì)比磷酸鐵和磷酸釩系的材料會(huì)好一些。那么后面具體怎么發(fā)展，我看可能還要看后面學(xué)術(shù)圈和產(chǎn)業(yè)界對(duì)這個(gè)問(wèn)題的理解。另外一個(gè)就是說(shuō)大家現(xiàn)在其實(shí)很多的工作，特別是像磷酸釩鈉這邊很多還是盯著低溫的問(wèn)題在做一些深入的研究。
材料人：未來(lái)會(huì)不會(huì)因?yàn)椴煌膽?yīng)用場(chǎng)景，各種資源體系或者技術(shù)路線并存？張明建：關(guān)于這個(gè)問(wèn)題，其實(shí)現(xiàn)在的應(yīng)用已經(jīng)是給出答案了。當(dāng)然是肯定的。因?yàn)椴煌膽?yīng)用對(duì)于電池材料有不同的需求，像消費(fèi)電子這一塊，手機(jī)筆記本，還有蘋(píng)果電池，蘋(píng)果Air，蘋(píng)果耳機(jī)，用的是現(xiàn)在用的基本上都是鈷酸鋰材料，因?yàn)樗€(wěn)定性這些都比較好，能量密度也高，振實(shí)密度高。另外像現(xiàn)在動(dòng)力電池這一塊也有小電池的，動(dòng)力電池這一塊現(xiàn)在用的就是NMC和磷酸鐵鋰，磷酸鐵鋰就是成本低一點(diǎn)，但是能量密度不足，這兩個(gè)材料剛好互補(bǔ)的，NMC它有安全性和穩(wěn)定性的問(wèn)題，但是它的能量密度要比磷酸鐵鋰的高。然后當(dāng)然也考慮綜合成本，綜合性的來(lái)看，動(dòng)力電池這一塊用的主要是這兩個(gè)材料。還有一個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景，現(xiàn)在主要解決的一個(gè)就是公共運(yùn)輸，重卡這一塊，我覺(jué)得還有電動(dòng)自行車(chē)這一塊，我覺(jué)得將來(lái)這兩塊很有可能用錳基材料，因?yàn)檫@一方面對(duì)于材料的需求都很大，所以對(duì)成本的要求可能會(huì)比較高。材料這一塊的成本，像潘老師經(jīng)常說(shuō)的一句話， 鎳的成本相對(duì)于鈷的成本來(lái)說(shuō)減了一半，但是然后錳的成本的話相對(duì)于鎳的成本又減到1/5。所以從材料成本上來(lái)講的話，公共運(yùn)輸和重卡、自行車(chē)這一塊將來(lái)很可能是用到錳基材料這一塊。
范奇：前面張老師其實(shí)已經(jīng)把這個(gè)問(wèn)題的答案已經(jīng)給出了，包括張老師在PPT有張圖，我們可以看到磷酸鐵鋰、高鎳三元像能量密度，包括材料自己本身的密度，包括它的體積密度，還有一些其他性質(zhì)上面，現(xiàn)在都是比較大的，所以就是說(shuō)它各有各的長(zhǎng)處，而且張老師前面提到一點(diǎn)，就是制造成本其實(shí)決定了很多應(yīng)用。那么我個(gè)人認(rèn)為確實(shí)像張老師講的像消費(fèi)電子，特別是一些比較精端的數(shù)碼產(chǎn)品，那么基本上來(lái)講的話是高鎳，還有像三元鈷酸鋰的市場(chǎng)。那么在動(dòng)力電池方面，因?yàn)榱姿徼F鋰它安全穩(wěn)定性，它現(xiàn)在還是有一些比較明顯的優(yōu)勢(shì)。所以磷酸鐵鋰其實(shí)是跟三元還是是并駕齊驅(qū)的。那么像在動(dòng)力自行車(chē)這一塊其實(shí)也是類(lèi)似的問(wèn)題，因?yàn)榈谝粋€(gè)它成本相對(duì)要求的比較低一點(diǎn)，那么現(xiàn)在其實(shí)從我們了解情況來(lái)看，電動(dòng)車(chē)主要有三種。一種就是張老師講錳酸鋰材料，因?yàn)樗某杀臼窍鄬?duì)比較適中的，所以它在這里面肯定會(huì)有一定的份額。其實(shí)現(xiàn)在用的大多是磷酸鐵鋰材料，因?yàn)榱姿徼F鋰材料對(duì)電壓的要求不高，如果成體系的用磷酸鐵也是比較合算的。這樣的話，磷酸鐵鋰材料在這邊是比較放異彩。那么還有一種相對(duì)來(lái)講性能不是那么好的三元材料，其實(shí)在這個(gè)市場(chǎng)里面也是占有一定的份額的。那么另外一個(gè)其實(shí)我們覺(jué)得比較有意思的就是說(shuō)現(xiàn)在一些特殊的應(yīng)用，像一些柔性電子，他可能會(huì)對(duì)電池材料的設(shè)計(jì)上面提出一些新的要求，這個(gè)其實(shí)是一個(gè)非常好的機(jī)會(huì)，就是這樣的話可能意味著我們不光是材料要變，我們的設(shè)計(jì)體系都要發(fā)生變化。材料人：請(qǐng)兩位老師談一談對(duì)動(dòng)力電池未來(lái)資源體系的發(fā)展的展望。張明建：關(guān)于這方面的趨勢(shì)，目前是國(guó)外現(xiàn)在主推的是高鎳，國(guó)內(nèi)其實(shí)也是在產(chǎn)業(yè)界，也在磷酸鐵鋰和NMC這兩個(gè)方面搖擺，尤其是以前的時(shí)候，磷酸鐵鋰好像是由于能量密度不足，所以在動(dòng)力電池方面就是份額減少，但是最近去年比亞迪他們推出了刀片電池，所以磷酸鐵鋰?yán)镞@一塊好像最近又換了一站，份額相應(yīng)的提升，但是還沒(méi)有達(dá)到一個(gè)一半的比例，主體上還是NMC為主。所以未來(lái)的話從我們學(xué)術(shù)圈來(lái)說(shuō)的話，目前我個(gè)人的理解，像不同的應(yīng)用場(chǎng)景不同的需求，但是整個(gè)來(lái)說(shuō)從綜合性上來(lái)說(shuō)，有可能在將來(lái)的10年到20年有可能材料體系也從長(zhǎng)久的發(fā)展來(lái)說(shuō)，你看最早是以鈷為主的材料，現(xiàn)在發(fā)展到以鎳為主，我覺(jué)得將來(lái)很有可能發(fā)展到現(xiàn)在，而且正在向錳基材料體系轉(zhuǎn)變。所以我還是覺(jué)得未來(lái)對(duì)正極材料這個(gè)體系，有可能是從鈷基到鎳基到錳基這樣一個(gè)趨勢(shì)。
范奇：對(duì)張老師前面講的資源上判斷的我是完全贊成的，因?yàn)殁掓囧i它的價(jià)格，包括它的資源分布來(lái)講，確實(shí)是這樣一個(gè)情況。那么其實(shí)這里面其實(shí)為什么大家對(duì)錳這邊還是有抱有一些疑惑，主要是錳它自身，包括像它的交叉效應(yīng)，還有像它濃縮的問(wèn)題，仍然需要解決。如果這些問(wèn)題都能夠得到比較好的解決的話，錳材料將來(lái)肯定是會(huì)大放異彩的。另外來(lái)講的話，就是說(shuō)我們的磷酸鹽材料，其實(shí)現(xiàn)在主要還是一樣的問(wèn)題，它的生產(chǎn)、它的成本，其實(shí)主要是在制造成本上。所以說(shuō)磷酸鹽的體系，如果說(shuō)它的制造成本能夠進(jìn)一步的控制，包括將來(lái)的比如說(shuō)磷酸錳鋰，磷酸釩鋰，還有像磷酸鈷鋰這些高電壓體系，能夠得到比較好的應(yīng)用的話，其實(shí)我們覺(jué)得它在這種對(duì)體積要求不是那么嚴(yán)苛的環(huán)境上面還是應(yīng)該有比較好的市場(chǎng)。另外一個(gè)談到資源分布的問(wèn)題，其實(shí)這個(gè)問(wèn)題現(xiàn)在國(guó)內(nèi)的學(xué)術(shù)界包括國(guó)外學(xué)術(shù)界一直在談這個(gè)事情，也就是說(shuō)其實(shí)現(xiàn)在這幾年的鋰的價(jià)格漲得非常厲害，所以將來(lái)是不是有可能真的會(huì)像很多專(zhuān)家預(yù)測(cè)的一樣的話，就是說(shuō)慢慢的鈉電池的份額會(huì)越來(lái)越多，那么我們其實(shí)是覺(jué)得是有可能性的。材料人：續(xù)航和快充對(duì)于解決電動(dòng)車(chē)的問(wèn)題，哪個(gè)會(huì)更快的有突破呢？張明建：其實(shí)這兩個(gè)問(wèn)題對(duì)于在不同的材料里邊是不一樣的。續(xù)航的問(wèn)題的話，其實(shí)大家尋求的是能量密度更高，能量密度的話主要是高鎳和錳基這些材料，但是在這些層里面要求它有更高的倍率?？斐涞膯?wèn)題，因?yàn)楝F(xiàn)在目前市場(chǎng)主要用的是高鎳材料，要求高鎳材料快充，目前這方面的研究從學(xué)術(shù)界來(lái)說(shuō)看到的還比較少，所以對(duì)高鎳材料的話，我覺(jué)得在快充這方面，短時(shí)間內(nèi)取得突破還不太容易，然后倍率方面的話可能主要是范奇老師他們研究的磷酸鹽體系，在倍率方面表現(xiàn)的比較好。高鎳體系想要解決快充的問(wèn)題的話，就需要引入元素?fù)诫s之類(lèi)的手段來(lái)改善它的導(dǎo)電性，或者做納米化，但是納米化的話就要犧牲它的能量，犧牲它的振實(shí)密度，就會(huì)降低它的能量密度，所以這些有時(shí)候這方面大家尋求的是一個(gè)平衡，你解決這個(gè)問(wèn)題的時(shí)候就會(huì)牽扯到另外一個(gè)問(wèn)題?？偟膩?lái)看的話，不可能一種材料同時(shí)各種性能都表現(xiàn)得非常優(yōu)異。我覺(jué)得可能是能密度突破的可能性更大一點(diǎn)，因?yàn)槟壳暗膶W(xué)術(shù)界關(guān)于能量密度這方面的報(bào)道越來(lái)越多了，但是快充還是相對(duì)少一點(diǎn)。從這方面來(lái)看的話，更有可能快速取得突破的，是能量密度這一塊，也就是續(xù)航這一塊。范奇：張老師其實(shí)前面已經(jīng)提的很清楚了，其實(shí)我們的觀點(diǎn)，大家現(xiàn)在在學(xué)術(shù)圈的觀點(diǎn)其實(shí)都是比較一致的，也就是說(shuō)不可能有一種材料包打天下的這種情況。因?yàn)樗鼘?shí)際上是這樣一個(gè)問(wèn)題，就像我前面給出的一些電力結(jié)構(gòu)，比如說(shuō)這個(gè)材料是很穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)的話，它往往的電子導(dǎo)電上面它會(huì)有問(wèn)題；如果是在一些結(jié)構(gòu)比較開(kāi)放的一些體系里面，它往往在安全穩(wěn)定上有問(wèn)題，所以這樣的一個(gè)情況其實(shí)就是屬于一個(gè)取舍的問(wèn)題。然后另外一個(gè)就是像張老師講的快速充放電其實(shí)要看它的應(yīng)用場(chǎng)景，現(xiàn)在快速充放電對(duì)電動(dòng)汽車(chē)來(lái)講的話，其實(shí)是一個(gè)比較關(guān)鍵的東西，但是對(duì)電動(dòng)自行車(chē)來(lái)講，并沒(méi)有那么重要，因?yàn)楸热缯f(shuō)現(xiàn)在大家用的電動(dòng)自行車(chē)?yán)锩妫绻枪蚕淼?，那么其?shí)是有一種換電的方式，在家里用的話，我估計(jì)可能大家基本上也是在上班期間或者是在下班的時(shí)候去沖。所以一般來(lái)講的話，我個(gè)人認(rèn)為用1C或者甚至是說(shuō)0.5C甚至說(shuō)是可能0.1C去充放電，這個(gè)已經(jīng)是完全足夠了。所以我認(rèn)為確實(shí)就像張老師講的，電動(dòng)自行車(chē)目前更大的一個(gè)關(guān)鍵可能是如何去提升它的能量密度。那么提升能量密度里面，對(duì)于電動(dòng)自行車(chē)又涉及到一個(gè)問(wèn)題，就是我去提升能量密度，我的成本造價(jià)跟它又會(huì)有關(guān)系。所以這里面的話這個(gè)需要考慮的因素是非常多的，所以我覺(jué)得最后可能還是要看市場(chǎng)對(duì)它的認(rèn)可度。那么當(dāng)然了就像磷酸鐵鋰體系里面，它在快充方面的其實(shí)它還是有一些優(yōu)勢(shì)的，但是因?yàn)樗旧淼碾x子電導(dǎo)和電子電導(dǎo)都比較差，所以我們認(rèn)為如果后面爭(zhēng)取要發(fā)展的話，可能還是說(shuō)要用這種比如說(shuō)磷酸釩系的問(wèn)題。
這又涉及到另外一個(gè)問(wèn)題，就是說(shuō)政府部門(mén)提的環(huán)保指標(biāo)和材料性能，它是怎么去把控度的。一旦談到市場(chǎng)來(lái)講的話，就不完全是學(xué)術(shù)的問(wèn)題了。
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