第二個問題就是固/固界面接觸性和穩(wěn)定性差。液體跟固體結合是很容易的，滲透進去即可。但是固體和固體接觸性和穩(wěn)定性就是它的很大的一個問題。硫化物電解質(zhì)雖然鋰離子導電率已經(jīng)提高，但是仍然有界面接觸性和穩(wěn)定性問題。
第三個問題是金屬鋰的可充性問題。在固態(tài)電解質(zhì)中，鋰表面同樣存在粉化和枝晶生長問題。其循環(huán)性甚至安全性等還需要研究。當然還有一個問題，就是制造成本偏高。
基于上述問題，特別是固態(tài)界面接觸性、穩(wěn)定性和金屬鋰的可充性問題，真正意義上的全固態(tài)金屬鋰電池技術，現(xiàn)在仍然還是不成熟的，還存在技術不確定性。目前展現(xiàn)出或者有突破的、有性能優(yōu)勢和產(chǎn)業(yè)化前景的主要是固態(tài)鋰離子電池和固態(tài)聚合物鋰電池。
《汽車縱橫》：目前國內(nèi)外關于固態(tài)鋰電池的研究進展如何？有哪些值得關注的企業(yè)或技術突破？
歐陽明高：現(xiàn)在固態(tài)鋰電池持續(xù)升溫，美國、歐洲、日本、韓國、中國都在投入。各個國家心態(tài)不太一樣。例如美國，以小公司、創(chuàng)業(yè)型公司為主。美國有兩家公司值得關注，都是初創(chuàng)公司，一個是S-akit3，其最新研發(fā)的電池有望使電動汽車的續(xù)駛里程達到500公里，現(xiàn)在還處于初級階段。還有一個Solid—State。美國主要立足于顛覆性技術。日本則專注于無機固體電解質(zhì)的大容量的固態(tài)鋰電池，最著名的是豐田公司，其產(chǎn)品將在2022年實現(xiàn)其商品化。豐田做的不是全固態(tài)鋰金屬電池，而是固態(tài)鋰離子電池，其負極是石墨類，用硫化物電解質(zhì)，高電壓正極，單體電池容量15安時，電壓是十幾伏，我認為這是靠譜的。所以在日本，并沒有顛覆，還是基于鋰離子電池，正負極還可以用以前的一些材料或技術。韓國專注于無機固體電解質(zhì)的大容量固態(tài)鋰電池的研發(fā)工作，也采用石墨類負極而不是金屬鋰負極，與日本相似。中、日、韓三國的情況類似，因為我們已有了很龐大的鋰離子電池產(chǎn)業(yè)鏈，不希望推倒重來。
如何評價動力電池各技術路線的前景？
《汽車縱橫》：針對當前國內(nèi)外動力電池領域的技術發(fā)展現(xiàn)狀，請您綜合評估一下各種技術路線或研究方向的前景。
歐陽明高：第一，鋰離子動力電池有望于2020年前實現(xiàn)300瓦時/公斤目標，目前國內(nèi)外技術研發(fā)基本處于同一水平，但安全性研究尚待加強。這種電池的核心是安全性。
第二，作為實現(xiàn)遠期目標的兩類新體系，鋰硫、鋰空氣電池方面，目前國內(nèi)外進展相對緩慢，2017年沒有看到突破性的進展。從原理來看，鋰硫電池的重量比能量跟體積比能量基本相當，所以它的體積比能量要提上來是有相當難度的。新能源乘用車特別是轎車對體積比能量的要求可能比重量比能量還要重要，雖然有400瓦時/公斤的電池，體積比能量也只有400瓦時/升，這對于轎車而言不太好用。一般情況下，鋰離子電池的重量比能量能達到300瓦時/公斤，體積比能量就可以達到600瓦時/升。鋰空氣電池集合了鋅空氣電池、氫燃料電池、鋰二次電池的所有難點。相比而言氫燃料電池更具競爭優(yōu)勢。
第三，固態(tài)電池的研發(fā)產(chǎn)業(yè)化持續(xù)升溫，但受到固/固界面穩(wěn)定性和金屬鋰負極可充性兩大問題的制約，真正的全固態(tài)鋰電池技術還沒有成熟，但是以無機硫化物作為固態(tài)電解質(zhì)的鋰離子電池出現(xiàn)突破。總體看固態(tài)電池發(fā)展的路徑，電解質(zhì)可能是從液態(tài)、半固態(tài)、固液混合到固態(tài)，最后到全固態(tài)。至于負極，會從石墨負極到硅碳負極再到合金化負極，我們現(xiàn)在正在從石墨負極向硅碳負極轉(zhuǎn)型，最后有可能采用金屬鋰負極，但是目前還存在技術不確定性。
第四，中國在高容量富鋰正極材料方面于2017年取得了一些突破，基于高容量富鋰正極和高容量硅碳負極的革新型鋰離子電池比鋰硫和鋰空氣電池更具可行性。
《汽車縱橫》：根據(jù)各種技術進展的分析，您如何判斷未來動力電池技術的發(fā)展趨勢？預計將按照怎樣的節(jié)奏推進？
歐陽明高：我們專家組對動力電池技術的發(fā)展趨勢做了一次優(yōu)化迭代，（但這不是國家電池技術路線圖的依據(jù)，僅供參考），具體如下：
2020年，實現(xiàn)動力電池比能量300瓦時/公斤、比功率1000瓦時/公斤，循環(huán)1000次以上，成本0.8元/瓦時以內(nèi)的目標是確定的，相對應的材料是高鎳三元，現(xiàn)在國內(nèi)動力電池用的鎳、鈷、錳的比例由3：3：3轉(zhuǎn)向6：2：2，再轉(zhuǎn)變?yōu)?：1：1，即鎳變成8，鈷的比例進一步降到1甚至是0.5。負極要從碳負極向硅碳負極轉(zhuǎn)型。這是我們當前的技術變革。
到2025年，正極材料性能進一步提升，富鋰錳基材料目前取得重要突破，當然還會有其他材料。2020-2025年，我們要努力實現(xiàn)動力電池比能量從300瓦時/公斤上升至400瓦時/公斤，每瓦時成本從0.8元以內(nèi)降到0.6元以內(nèi)。此時一般性價比的純電動轎車合理的續(xù)駛里程是300—400公里。
到2030年，希望在電解質(zhì)方面取得突破，也就是2025-2030年最大的突破可能在電解質(zhì)，固態(tài)電池會實現(xiàn)規(guī)模化、產(chǎn)業(yè)化，電池單體比能量有望沖擊500瓦時/公斤。2030年，常規(guī)的電動汽車續(xù)駛里程應該可以達到500公里以上。當然需要其它技術的配合。如果電耗極大，例如冬天百公里電耗高達三四十度，電池再好也實現(xiàn)不了。現(xiàn)在電動車越做越大，例如大型SUV，車身重、風阻系數(shù)大，是一個值得改進的問題。
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