黄学杰：开门创新，做好动力电池

作者：田禾 2016-08-06 14:50:33 来源：新能源汽车网

　　2016年8月6日报道：近日，工信部发布第四批《汽车动力蓄电池行业规范条件》企业目录(以下简称目录)公示名单，31家单体企业、1家系统企业入选。加上前三批的25家动力电池企业，目前已经有57家动力电池企业进入目录，但中韩合资动力电池企业西安三星环新和和南京乐金化学却仍旧没有出现在目录之中。一时之间，媒体分析、同行流言，各种说法甚嚣尘上，对此，中国动力电池专家黄学杰教授表示：中国电池企业无论早还是晚上目录，均应该努力创新，学人之长，补己之短，扎扎实实做好研发验证，做好产品，才能真正成为优秀的汽车动力电池供应商。

　　黄学杰，教授，现任中国科学院物理所研究员、固态锂子学课题组组长，国际锂电池学会(IMLB)执委会成员、“十二五”国家863计划电动汽车专项总体组专家、“锂离子动力电池工艺装备技术基础服务平台”主任、《储能科学与技术》编委会常务副主任。主要从事于锂二次电池及其材料的研究，包括固体离子学研究和锂离子电池关键技术的研发。自1996年起主持物理所锂离子电池及其关键材料的研究开发和产业化工作，发起设立了多家锂电及相关材料研发和生产企业，实现了锂离子动力电池的产业化。

　　正视竞争，认清与国际先进水平的差距

　　对于动力电池合资企业没能进入前四批目录，黄学杰表示，可能是一些动力电池企业投产的时间较晚，一些体系认证需要熬时间或其他原因不能满足规范条件的硬杠杠，并不是坊间传闻的国家补贴只给内资企业而非合资企业，相信过不久有合资企业在满足规范的全部要求后出现在目录上。

　　毋庸置疑，我们和日韩的先进动力电池企业还是存在一定差距的，黄学杰说，对待强的合资企业同行，我们的电池企业应该奋起直追，不可能指望什么政府的特殊保护。

　　就比如上个世纪七八十年代，刚改革开放的中国，电视机等家电产业发展水平与日本相比差别何其之大，但通过引进、消化和创新，实现了跨越式发展，至本世纪初无论产量、质量和技术，都已经赶上来了，市场占有率远超越国际同行。黄学杰说，希望中国动力电池产业也能很快取得质的提升，为新能源行业发展提供支撑。

　　材料体系，多元化是长期的常态

　　大概在十几年前，也就是科技部863电动汽车重大专项起步开始推动中国电动汽车动力电池的研发之初，黄学杰支持锰酸锂正极材料的电池在动力电池上的应用;七、八年前，他开始大力地支持采用磷酸铁锂正极材料的电池在电动车辆上的应用，主要是基于材料的特点和产业成熟程度来考虑的;在国家“十二五”后期，面对磷酸铁锂和三元的技术路线争论，黄学杰认为：选择不同正极材料的动力电池可以在电动汽车产业里面并行的发展，发挥各自特性，无论客车还是乘用车，都应该使用长寿命、更安全、高水平的的电池。

　　在他看来，无论是三元还是磷酸铁锂，不能单纯以正负极材料来评判电池质量好坏和安全性的高低。黄学杰曾经在不同场合多次说过，磷酸铁锂电池相对来讲寿命长和安全性高，但也有些企业生产的磷酸铁锂电池不安全，有些企业生产的三元电池也有很高的安全记录。也正是因为这样的原因，2016年6月中旬，工信部发布《电动客车安全技术条件》(征求意见稿)里，虽然对电池的安全性提出了系统性要求，但并没有对正负极材料做任何限制。

　　因此，整车企业不应当把电池看做整车的配套产品，而是要逐步将动力电池纳入自己的管理体系，以严格保证质量。还要有可靠的远程监控自诊断报警系统，对运行中的动力电池进行实时监控和诊断。

　　八项指标，评估优质动力电池

　　好的动力电池该如何评估呢?在黄学杰看来，需要关注能量密度(体积比能量)、比能量、比功率、寿命、温度适应性、充电速度、安全性、系统可靠性等八个以上的指标，而不是整车企业最看重的是一次充电形成里程和价格。电池性能的提高首先应当建立在材料技术进步的基础之上。

　　2016年6月21日，由青海省人民政府、科学技术部、工业和信息化部、中国电动汽车百人会在青海西宁举办的“锂产业-新生态”国际高峰论坛上，黄学杰发表了“先进电池材料与制造工艺要有创新”的主题演讲。了解到，基于黄学杰20年多来的对中国动力电池发展现状和未来的深刻认识，黄学杰课题组早在几年前就提出要在2018年前研制出比能量达到300Wh/kg的锂离子动力电池并获得中科院专项研发资金的支持。

　　无独有偶，2015年底科技部出台《关于发布国家重点研发计划试点专项2016年度第一批项目申报指南的通知(“十三五”新能源汽车重点专项)》，提出了在十三五期间，电池单体能量密度≥300Wh/kg。

　　但在黄学杰看来，虽然大家提出了300Wh/Kg乃至350Wh/Kg的单体电池目标，但现在仅适合作为动力电池企业的奋斗目标，整车企业则应该客观冷静，千万不能指望这样的电池很快能投入量产，车辆减重和提供动能效率才是整车企业要重点考虑的。在设计未来几年的车型时，黄学杰建议目前按低于300Wh/Kg(例如250Wh/Kg)考虑，才符合实际情况，否则目标过高，到时候无米可炊，反而影响企业发展。

　　黄学杰恳切地说：300Wh/Kg的目标是基于目前已知锂离子电池体系经过材料和制造工艺、技术、装备创新和综合考虑上述八个指标后可能做出来的动力电池，提高其中一个指标就有可能降低其他一个或多个指标。

　　技术创新，需要长期积累和开发合作

　　早在1997年，黄学杰课题组即提出了二次电池纳米负极材料的概念，十几年前就把纳米硅粉和碳前驱体混合造粒烧成纳米硅嵌在碳颗粒内部的复合硅碳负极材料，比能量比石墨负极高一倍还多，但直至今日，尚未在实际产品中获得应用。

　　相信大家都能理解，新材料从实验室的概念，到样品，到实际上路应用，需要非常长的一个过程，即使以成熟材料做电池想要达到较高性能，也需要反复验证，也就是基于这样的原因，黄学杰认为不应该对石墨烯电池短期内投入应用抱太大的希望，石墨烯今天只是作为导电添加剂在一些电池的正极中添加不到百分之一。

　　除了三元系正极材料锂镍钴铝氧(NCA)等高容量材料的应用研究之外，黄学杰和他的同事们正在努力地研究基于新一代正负极材料的动力电池，包括高镍正极配复合负极、高压正极配复合负极等材料等体系和新的电池设计和制造技术，为300Wh/Kg的动力电池产业化做支撑。

　　在工信部“强基工程”项目的支持下，中科院系统一些研究所和部分企业共建了“锂离子动力电池工艺装备技术基础服务平台”，黄学杰担任主任一职，平台建址在广州市南沙高新区的广州中科院工业技术研究院内，已开始为电池企业和装备企业开展服务。此外，在北京，他的课题组已初步建成开放的“锂离子电池及其关键材料分析平台”，已经开始为国内外的电池和材料企业做相关的深度分析工作。

　　在黄学杰教授看来，基于深刻的分析、理解、创新和合作，才有机会把更高性能的锂离子动力电池做得靠谱，让整车企业和他的客户用户放心使用。

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