歐陽明高：2030年動力電池全方位革新

日前，中國科學院院士、清華大學教授歐陽明高在新能源科學與交通電動化國際論壇上，發表了題為“高比能電池安全研究與高性能新型電池開發”的演講。

在演講中，歐陽明高針對動力電池的安全與未來發展進行了重點介紹，并對動力電池技術的發展作出了三個節點判斷。

1、電池技術預計2030年會有一次全方位的革新

“電池技術的創新周期大約為30年，這一代鋰離子電池真正應用是在2000年，我們預計2030年會有一次全方位的革新。”歐陽明高表示。

歐陽明高認為，鋰離子電池用于動力，第一個問題就是安全，現在還在繼續解決。

具體來看，從2000年開始的第一個十年，主要解決動力化安全問題。從2010年開始，手機電池就開始智能優化，如今的動力電池產業降本增效的主要途徑是用智能化手段推動全動力電池全產業鏈的技術革新。

至于第三個十年，歐陽明高表示，“我們（團隊）認為是新材料的換代，也就是以固態電解質研發為核心的全固態電池，預計2030年才會成熟。”

2、智能安全電池在2025年左右會實現產業化

不難看出，安全是動力電池技術發展的永恒主題，只不過在每一個階段實現的方式有所側重。

歐陽明高指出，“電池的安全問題，從科學的角度來看是電池熱失控的過程。”

基于此，歐陽明高團隊建立了相應的電池安全技術體系，包括三個方面：第一是主動安全應對各種誘因，開發產品為智能電池；第二是本征安全，主要是提高電池本身材料的熱穩定性，防止熱失控的發生，并打造全固態電池；第三是被動安全與安全電池，包括蔓延過程、防控設計和系統開發。

對于電池安全技術的發展，歐陽明高的判斷之一為：智能安全電池在2025年左右會實現產業化。

3、預計在2027年到2030年之間，全固態電池將實現規模產業化

對于電池安全技術的發展，歐陽明高的判斷為：全固態電池預計在2027年到2030年之間規模產業化。

歐陽明高介紹，其所在的研究團隊“不做半固態電池，不做氧化物，只做硫化物、兼顧一定的氯化物。”

歐陽明高表示，聚焦于硫化物全固態電池技術路線，團隊目前在全固態電池在技術材料等方面已經取得了長足的進展。

全固態電池的電解質隔膜方面，歐陽明高表示，團隊探索了卷對卷的干法電極等技術，研發了安時級的全固態電池，目前達到15Ah電池350瓦時/公斤，熱箱耐受溫度200度，工作區間是零下20度到120度，預計到2025年會達到500瓦時/公斤。

正極材料方面，歐陽明高介紹，團隊通過結構調控實現了Ni90高鎳正極跟硫化物復合電極下235 mAh/g的容量，1C下循環超過700圈，5C下循環超過5000圈。

歐陽明高還表示，“我們制備硫化物全固態電池體系下的材料比容量超過了2400毫安時/克，首次庫倫效率超過了86%，現已實現千噸級的產業化。”

在全固態電池的實現路線方面，主要有聚合物、氧化物、硫化物三條技術路線，其中硫化物固體電解質由于擁有最高的鋰離子電導率和良好的機械性能而成為最有潛力的技術方向之一。

當前，中、日、韓以及歐美等國家及地區對于固態電池已有明確的指標、期望及國家級的規劃。就近幾年在固態電池開發領域處于領先地位的中、日、韓三國釋出的各種動態與調整來看，與歐陽明高團隊的判斷基本一致，2027年至2030年將成為產業化的關鍵節點。

此外，值得指出的是，歐陽明高在演講中提到，全固態電池尚存安全性問題。“相較于鋰離子液態電池，全固態電池的熱失效邊界有了大幅提升，但仍不是絕對安全的。我們團隊曾在國際上發表文章闡明全固態電池也有熱穩定性問題，也會釋氧，這是業內第一次有人提出這個問題。基于此，我們進一步研究了熱失控的機理，發現兩條失效路徑：一條是氣固反應，一條是固固反應。”

歐陽明高分析稱，“氣固反應就是固體跟氧氣反應，這跟鋰離子電池有點像，這條路徑我們認為是有點危險的。另外一條路徑是有某些硫化物固態電解質，但還有一些硫化物固態電解質的固固反應，固固反應的溫度會比較高，都在300攝氏度以上，這個我們就認為還是可以的。”