歐陽明高院士：固態電池研發攻關要堅持“三步走”戰略

　　8月29日至9月1日，第二十屆中國汽車產業發展（泰達）國際論壇在天津濱海新區舉辦。在8月31日舉行的開幕大會上，中國科學院院士、清華大學教授歐陽明高發表了題為“中國動力電池發展歷程、技術進展與前景展望”的主旨演講。

　　“這么多年來新能源汽車為什么會爆發式增長？主要取決于鋰離子電池的技術突破。”歐陽明高表示，動力電池2000—2030年是一個完整的技術周期，第一個十年，動力化開始落地，主要遇到的問題是安全，安全問題直到今天還沒有徹底解決。第二個十年人工智能革命和智能電池，就是電池的全生命周期智能化，降本提效。2020年開始進入第三個十年，到2030年重點就是材料體系創新，就是固態電池。

　　與很有網友希望的一蹴而就，一步到位的想法不同，歐陽明高院士認為固態電池的研發要遵從“三步走”戰略。第一步重點攻關固態電解質；第二步重點攻關高容量復合負極；第三步重點攻關高容量復合正極。

　　針對固態電解質的研發攻關，歐陽明高院士提出了具體的目標。他說2025年要以200Wh/kg和400Wh/L為目標，打通全固態電池技術鏈，三元和石墨正負極基本不變，確立主體電解質；到了2030年，要以300Wh/kg和600Wh/L為目標，特種商用車應用為主要場景，三元和硅碳正負極，優化固態電解質體系（主體電解質+補充電解質），實現在電池層面大于4C的倍率性能和5000的循環壽命。

　　當前，固態電解質的主流方向還是硫化物固體電解質，硫化物電解質本身的問題大部分解決，包括工藝、安全。歐陽明高院士強調，這不是說固態電解質電池就安全了，不是所有的固態電解質都安全，重點在研究固－固反應，這種反應可以比氣－固反應的安全性能提升一倍。基于此，三元電池安全性提升到磷酸鐵鋰電池這個完全可以做到的。

　　對于復合負極的研發攻關，歐陽明高院士認為，2030年以400Wh/kg和800Wh/L為目標，高性能乘用車應用為主要場景，進一步發展高比容量高硅基負極，實現在電池層面大于3C的倍率性能和1500的循環壽命；2035年以500Wh/kg和1000Wh/L為目標，進一步發展高比容量鋰金屬負極（鋰金屬載體或功能層）。

　　現在整個電池行業最核心的技術變革就是硅碳負極，整個鋰離子電池行業、手機行業都采用了。但是硅負極膨脹太厲害了。為了解決這個問題，歐陽明高院士團隊提出了一步法制備硅碳負極技術。歐陽明高院士稱，該技術具有低成本、低能耗和低碳化等優點，硅碳負極材料可達到高比容量、長循環壽命和高首次庫倫效率的目標。

　　目前，硅基負極在國內有兩條技術路線，大部分技術路線都是由美國主導的硅烷氣，在多孔炭上化學器上成集，現在國內大多在學這個路線。歐陽明高院士團隊采走的是另外一個技術路線，采用高鋰離子導率、低電子導率的材料作為界面修飾材料，提高硅碳負極材料和硫化物電解質的界面穩定性，實現硅碳負極材料優異的循環性能。該技術路線不僅穩定性更好，容量相當，同時成本大幅下降。

　　“三步走”戰略的最后一步是復合正極。歐陽明高院士表示，2035年要以500Wh/kg和1000Wh/L為目標，進一步發展高電壓高比容量富鋰正極；2040年以700Wh/kg為目標，發展鋰硫和鋰空氣電池。

　　“正極現在聽說有700瓦時以上的電池，我認為至少汽車是不能使用的，現在還不可能，說能的都是在打廣告。”歐陽明高院士稱，我們最后的正極可能是往鋰-硫電池、鋰-空氣電池這樣的方向去提升，用在轎車上每公斤700瓦時。不過他認為，如果大規模生產的話，至少還需要十年的努力。

　　歐陽明高院士判斷，鋰離子動力電池技術變革進程會長期持續，但是對于中國來講，高比能全固態電池與低成本、長壽命鋰離子電池對中國動力電池產業同等重要，要雙輪驅動。