北大先行高原:未來或用磷酸鐵鋰代替鉛酸啟動電源
本次論壇圍繞產(chan) 業(ye) 協調發展,主要研討全球動力電池前沿技術;動力電池產(chan) 業(ye) 政策;動力電池不同技術路線的應用領域;動力電池產(chan) 業(ye) 鏈的協同發展;動力電池的市場需求分析;動力電池全球競爭(zheng) 格局以及企業(ye) 的國際布局;上遊材料、動力電池企業(ye) 與(yu) 政策企業(ye) 的深度合作,協同發展;建立動力電池產(chan) 業(ye) 有序、協調發展的生態。
深耕在青海,譽滿全球的鋰材料企業(ye) 的代表北大先行科技產(chan) 業(ye) 有限公司總裁高原發表主題演講,實錄如下:
感謝組委會(hui) 給我們(men) 北大先行這麽(me) 一個(ge) 機會(hui) ,跟大家一起交流我們(men) 的心得。各位尊敬的領導、嘉賓和朋友們(men) 。百人會(hui) 希望我能談一談產(chan) 業(ye) 鏈的協同發展和提一些政策建議,但是因為(wei) 我的PPT談的基本是正極技術,這裏我先用一分鍾時間離開這個(ge) PPT來談一談我的一些憂慮和建議。
這張圖大家看到,我們(men) 電動車在國內(nei) 的快速發展,比如到2025年要達到700萬(wan) 輛車和500GWh,快速的發展,整個(ge) 上下遊的產(chan) 業(ye) 鏈從(cong) 鋰、鈷礦到核心材料、部件,電芯、整車等等,它的響應速度是不一樣的。以鋰礦為(wei) 例子,去年在這裏我就用統計數據跟大家分享了一下,比如在南美的鋰鹽湖過去20年成功率是百分之一二十,大家都知道鋰鹽湖成本低,都很好,大家隻是盯住了成功的,其實每一個(ge) 成功的鋰鹽湖開發後麵還有很多不成功的,它的開發時間周期都是超過5年的。因此,從(cong) 下遊我們(men) 比如說1年、2年就可以把工廠建起來,上遊的反應時間超過5年,而且很多的投資。
區別就好比開汽車和開輪船,開汽車我們(men) 知道要左轉,要打上左把,汽車立即左轉。開一個(ge) 船,我要左轉,來一個(ge) 左轉舵,這個(ge) 船半天繼續往前走,但是當10度、20度的時候舵馬上打回來了,90度打回來這個(ge) 船就朝後走了,會(hui) 原地轉圈。我這裏一個(ge) 憂慮、也是一個(ge) 建議,在上遊的反應速度很慢、下遊不是很協調的情況下,我們(men) 企業(ye) 政府的政策需要我們(men) 像開船一樣、不要像開汽車一樣,要非常有前瞻性,當三五十米看到前麵有一個(ge) 礁石要減速就撞上去了,當你左轉舵的隻有打這個(ge) 舵要有前瞻性和穩定性,跟開汽車是完全不一樣的,否則我們(men) 很可能就會(hui) 造成不協調而且原地轉圈的問題。
下麵我談一談我們(men) 北大先行正極的基礎上。這張圖可以看到,我們(men) 現在幾大正極材料,能量密度頂多能達到我們(men) 現在的工信部提到的300千瓦時/公斤,超過它我們(men) 會(hui) 超過現有的材料基礎,確實有一些正極材料,像這個(ge) 圖上所顯示的,在這條紅線的上麵,但這些都是一次性電池的,把它變成可充電目前還達不到。為(wei) 什麽(me) 我們(men) 會(hui) 有這麽(me) 一個(ge) 約束呢?就是因為(wei) 我們(men) 鋰離子電池,全部的鋰都是從(cong) 正極來的,我們(men) 雖然聽到了很多的正極材料,其實離不開三種,一個(ge) 是層狀結構,比如說鈷酸鋰三元素,還有一個(ge) 是尖晶石錳酸鋰,還有橄欖石代表磷酸鐵鋰。當然這方麵我們(men) 還有一些工作要做,這張圖左邊是三元素,一方麵,大家也都比較熟悉,往高鎳這個(ge) 方向走,當鈷變少、鎳變多的時候,它的放電電壓會(hui) 比較低,同樣的充電電壓下我們(men) 拿出的鋰就會(hui) 比較多,因而會(hui) 提高它的能量密度,同時帶來的問題,我們(men) 知道是一個(ge) 層狀結構的話,如果超過90%的鋰都拿出去的話,整個(ge) 結構就會(hui) 塌陷,而且會(hui) 放熱放氧,很多安全性的考慮。右邊是鈷酸鋰,鈷酸鋰現在已經達到了4.45V,正在往4.5V進軍(jun) ,我個(ge) 人認為(wei) 已經達到了它的極限。
下麵這張圖,可能以前見過,左邊黃色的區域是鋰離子電池,往右X軸就是能量密度,為(wei) 了突破能量密度的約束,大家也聽到很多固態電池和金屬空氣,最右邊是金屬空氣,其實我個(ge) 人認為(wei) 金屬空氣比如鋰空實際就是一種燃料電池,隻不過把氫變成了鋰。有兩(liang) 個(ge) 問題,第一,是讓它可逆是很難的,當然我們(men) 未來也有上千科學家會(hui) 有我們(men) 想象不到的突破,現在把它變成可逆,二次充電是非常難的。第二,像燃料電池一樣,讓它大的電流或者電流忽大忽小是比較難的,它是一個(ge) 穩定電流,大家都知道,豐(feng) 田的燃料電池車,它裏麵其實還是有一個(ge) 鋰離子電池,它的燃料電池就是一個(ge) 小發電廠,在穩定的發電,但是當你需要用功率很高的時候,這個(ge) 電要從(cong) 電池裏來,當你不需要能量的時候,這個(ge) 發電廠你也不能給它關(guan) 了,繼續在那兒(er) 小電流發電。因此這個(ge) 鋰空,未來即便成功了也就是一個(ge) 燃料電池,當然這可能還得需要很長的時間。我們(men) 從(cong) 右往左,短期內(nei) 或者中期內(nei) 可能能夠突破的是固態電池,固態電池會(hui) 用鋰金屬作為(wei) 負極,提高能量密度。我們(men) 大家知道,固態電解質電導率在室溫下還是有一些問題,既然電導率不高,電流也不可能太高,因此我個(ge) 人認為(wei) ,當然需要一些突破,即便突破以後可能它還需要一些大電流高功率的器件做一些匹配。
剛才我們(men) 也看到前麵寧德時代能量密度能夠做到非常高,但是要突破到把電動汽車跟燃油車的能量密度相比,我們(men) 還有很長的路需要走。我們(men) 現在一個(ge) 是短期內(nei) 我們(men) 提高材料的壓實密度,通過極配提高電壓。時間關(guan) 係,這個(ge) 細節我就不講了。
用這個(ge) 圖展示一下我們(men) 北大先行的科研能力,用高電壓鈷酸鋰作為(wei) 一個(ge) 例子,我們(men) 把這個(ge) 摻雜到一定程度,再透射電鏡和反向傅裏葉變換的分析情況下我們(men) 看到一個(ge) 晶粒,這種檢測的手段隻有在全世界最好的檢測手段下才能夠看到,當高電壓的情況下對晶體(ti) 的穩定性產(chan) 生一個(ge) 作用,我在這兒(er) 炫耀一下我們(men) 的檢測能力。
在座的是動力電池的專(zhuan) 家,更關(guan) 心三元素,三元素最大的挑戰,當高鎳的時候熱穩定性和安全性,還有循環壽命,循環壽命衰減主要的因素,就是晶體(ti) 之間的裂縫越來越多,這個(ge) 圖展現當你做深度循環長期的時候中間大家看到黑線就是裂縫越來越多。我們(men) 解決(jue) 的辦法,我們(men) 北大先行一個(ge) 特色,就是我們(men) 開發出了單晶的三元材料,單晶因為(wei) 界麵比較少,在長期循環的時候有一個(ge) 循環壽命的優(you) 勢。
我們(men) 的磷酸鐵鋰,因為(wei) 磷酸鐵鋰本身是不導電的,因此需要表麵上包覆一個(ge) 石墨化的碳,如果不是石墨化的包了很多碳重量增高了它的導電率並不見得能夠增加多少,在這方麵這裏允許我炫耀一下我們(men) 的產(chan) 品有低溫下能夠高倍率放電的產(chan) 品,未來對啟停電源或者就用磷酸鐵鋰代替鉛酸啟動電源,12V的啟動電源,對溫寬低溫下的大功率放電,尤其現在碳酸鋰的降價(jia) 、磷酸鐵鋰成本的減低,我覺得完全可以用磷酸鐵鋰鋰離子電池替代鉛酸電池,而鉛酸電池對我們(men) 人類最大的威脅就是環保上的威脅,尤其電池使用完以後是不是被回收了,還是老百姓因為(wei) 它很便宜所以很隨便的扔到了河溝裏,如果鋰電池替代對我們(men) 環保重大的威脅、一個(ge) 定時炸彈就被我們(men) 排除了。
我們(men) 的研究組在比如說鋰硫還有其他材料上也有一些先期的工作。時間關(guan) 係,我在這裏把這些跳過。
介紹一下我們(men) 非常年輕的研發團隊,這就是一張我們(men) 在今年新年年會(hui) ,就在青海萬(wan) 達酒店的門口照的一張合影,我們(men) 的團隊非常年輕。
這是我們(men) 北大先行的,可能有一些朋友非常熟悉,西寧是我們(men) 最大的正極材料和隔膜的生產(chan) 基地,在這裏往西走飛行半小時格爾木,再往西開車三個(ge) 小時到東(dong) 台吉乃爾湖,我們(men) 在那裏做鋰資源開發,我們(men) 山東(dong) 有一個(ge) 消費電子的正極材料工廠,我們(men) 在溧陽已經建成了,這是我們(men) 新的工廠,溧陽的隔膜工廠已經完成了安裝,明天我們(men) 開始開機調試,我們(men) 在西寧也有一個(ge) 隔膜工廠,兩(liang) 個(ge) 工廠都建成了完全達到產(chan) 能的時候,達到10億(yi) 平方米的隔膜生產(chan) ,今年下半年我們(men) 開始生產(chan) 首先先達到2億(yi) 平方米的生產(chan) 。
我就介紹到這裏。謝謝大家!
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