先进电池材料：技术突破先行

         在寻找替代能源的过程中，储能技术发展的每一步都牵动着世界各国的神经，作为储能技术的代表，先进电池技术相继被各个国家纳入发展战略规划。今年年初我国明确提出：到2015年先进储能材料、光伏材料产业化要取得突破，基本满足新能源汽车、太阳能高效利用等需求。作为国家《新材料产业“十二五”发展规划》中明确提出的重点工程之一、新能源产业的关键节点——先进电池材料要实现上述目标必须从寻求技术突破入手。

　　国家支持夯实基础

　　中国科学院物理研究所研究员黄学杰表示，从“863”计划立项以来的20年中，国家对电池材料进行了较为长期的支持。从“十五”开始，改性锰酸锂、磷酸铁锂在国家的支持下相继产业化，这也使我国电动汽车用锂电池在安全性方面实现了技术突破。国家“863”计划电动汽车重大专项的实施，实现了中国车用锂电池的从无到有。

　　目前磷酸铁锂正极材料虽然还存在批次性能不易稳定的问题，但是现在发展却是最快的。黄学杰认为，从正常的角度来说，一个新材料从实验室走向市场需要10年以上的时间，即使进入生产阶段的产品也需要3~5年的时间才能走向稳定。从性能指标来看，无论是寿命、比能量还是安全性方面，磷酸铁锂电池已经全面超过了纯锰酸锂电池，因此他看好磷酸铁锂正极材料的发展。

　　同时国内氧化物正极材料的进步也很快，三氧化二铝包覆尖晶石锰酸锂材料进行改性，热处理后形成表面梯度渗铝层，电池材料可逆容量达到107毫安时/克，55C循环200次容量保持率大于90％，可满足生产混合电池用高功率锂离子电池的需求。此外，锰酸锂改进工艺技术还在不断进步中，三元层状材料已经规模产业化，可逆容量达到165毫安时/克，更高容量的低钴富锂锰基正极材料也开始进入试验生产和应用阶段。
　　目标实现尚存变数

　　但是能否真正达到《新材料产业“十二五”发展规划》中提到的目标，一方面是看技术水平能否实现，另一方面还要看市场是否能够接受。黄学杰表示，目前电动汽车产业的发展离不开政府的强力支持，即使到2015年动力电池达到150瓦时/千克的比能量以及2元/瓦时以下的成本，电动汽车进入市场还需要在政府适当补贴的情况下才能持续下去。如果到了2020年的电池的比能量再提升一倍，成本再下降50%，政府不提供补贴，电动汽车也可以实现商业化，但这是一个非常具有挑战性的目标。

　　上海交通大学化学化工学院教授杨军也告诉记者，如果按照正极材料全部为磷酸铁锂估算，新增4.5万吨/年的产能可以增加约70万辆纯电动车（或约700万辆HEV)，但这毕竟是规划，实际情况要看国际原油价格的走势、政策推动和电池材料的降价空间。他还特别指出，先进电池材料专项中提出的开展大容量钠硫城网大储能电池研究，包括了单体电池、电池模块和大容量城网电池储能系统三个方面，这将有助于解决电力供应安全、城市电力的削峰填谷、提高电力利用效率以及建造分散电源中心存在的关键问题。但同时也必须认识到，大容量钠硫城网大储能电池的研发是一块“硬骨头”，实施起来难度很大。

　　构建平台携手发展

　　针对《规划》提出的先进电池材料专项工程的主要内容，黄学杰指出，先进电池材料专项工程不仅对关键材料及电池的制造、装备等系统技术提出了升级要求，还包括了电池回收等支撑技术方面的内容，因此实施这一专项工程的目标不仅仅是完善电池材料的供应链，还要构建产业供需技术平台。目前迫切需要解决的问题是能不能找到这样一个合适的平台，使各个企业和科研单位之间消除相互的技术封锁和研发的低水平重复，携起手来共同发展。如果能够解决好这个问题，我国电池产业的发展速度应该可以更快一些。

　　他指出，我们还需要特别重视建立国家动力和储能电池材料的创新研究平台，稳定地支持基础研究，同时建立较高的技术标准和性能评价体系。锂离子电池的材料体系非常丰富，包括正极材料钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂，负极也有碳材料钛酸锂，硅基复合材料等，甚至一些有机和生物材料也可作为电极材料，所以适应能力很强，小到比手机更小的电子设备的应用，大到几百吨的电池甚至是将来几千吨的电池装在一起的储能电站。

　　他坚信，随着国家支持力度的加大、资金投入的增加以及研发经验的积累，先进电池材料专项工程的目标是可以实现的。