2020全球供应链大会｜国轩高科徐兴无：无钴电池与固态电池的发展还需时间

9月16日，由南京市人民政府和中国电动汽车百人会联合主办的“2020全球新能源汽车供应链创新大会”正式开幕。本次大会的主题是“如何做强三大汽车链条，成就真正的汽车强国”。大会将联合国内外整车厂商、零部件企业、跨国公司，以及汽车行业的专家学者、政府相关部门代表，围绕在当前全球汽车电动化持续深入变革的时代，汽车行业如何聚焦产业链变革，为新时代做好准备。9月17日上午，合富郭萱高新动力能源有限公司高级副总裁许在峰会上发表了主题为“电气化供应链的未来机遇”的精彩演讲。以下为演讲实录:

尊敬的专家、领导、来宾、朋友们，早上好！我的研究主题是下一代动力电池的关键材料和技术，这是符合当今电力供应链的未来机遇的主题。汽车电动化是一个方向，是世界不可逆转的趋势。所以很清楚，中国坚定不移地走汽车电动化的路线。作为国家战略，主要是基于能源安全和环境治理，尤其是汽车工业的转型和汽车的四化。世界上不同的国家在这方面有一点不同的看法。比如这方面美国可能不是很清楚，但是欧洲尤其是德国已经明确了汽车电动化的技术路线。最近大家都知道大众汽车落户郭萱，落户江淮，建立了强大的控股权，充分说明了汽车电动化的强大信心和趋势。那么下一代电池作为汽车电气化的核心部件，路怎么走？这是大家关心的问题。从电动汽车的角度来说，要求是电池能量密度高，寿命长，成本低，但是安全。这看起来是一个很简单的要求，但其实有时候我们也会走一些弯路，就是片面的追求能量密度。在追求能量密度的同时，我们可能没有很好的平衡安全性或者成本。这可能会导致一些能量密度看起来非常高，但没有考虑到安全因素。最近有一些争论，比如811材料和产品，在市场上和网络上也比较热门。烧了之后，人们关心的是811物资该不该还。所以当我们达到这个门槛的时候，下一步就非常复杂了，能量密度很高，又不损失安全性。同时，我们也需要考虑成本。所以，如何平衡真的很难，不是三言两语或者几句话就能说清楚的。最近，特斯拉宣布将制造无钴电池。风一吹，大家都会说磷酸铁锂会上升到一个比较高的地位。高镍三元电池等有争议的新闻，网上都能找到。我们有由四元材料制成的所谓无钴电池。那么我们是否应该走无钴技术路线呢？后面我会详细介绍。“目前，我们都是石墨型电池。如果要提高下一代的能量密度，我们需要使用硅负极，因此负极也需要提高能量密度，以提高电池的能量密度。”。所以对于下一代电池的技术路线也有很大的争论，因为在过去，氢燃料电池是最受欢迎的燃料电池。这是下一代的终极能源，是氢氧结合成水。然而，制造一个燃料电池需要多长时间？包括它的成本、基础设施等等。氢燃料可用于长途运输、大型卡车等。但是，如果要在短期内推广氢燃料，还有很多制约因素。短期内应该不会形成大的市场规模，至少十年内不会。目前，这种认识基本一致。因此，到2025年或2030年，固态电池将成为解决方案。我们在日本的时候也了解到，虽然他们已经把氢燃料电池做得越来越高，但是实际走的路线是固态电池。固态电池利用一些高性能材料来解决基于我们现有想法的安全问题。按照现在的发展，固态电池更现实。如果说钴材料少的话，镍资源相对丰富，全球有7200万吨，钴资源相对较少。全球储量320万吨，大部分在非洲，开发相对困难。同时，资源开发不受控制，未来物价也无法控制。请看看屏幕最右边的图片。右上角的图是大幅上涨，最高点达到几十万，波动明显。这样的话，作为基础原材料，后期怎么制定我们的电池技术路线，比如我的成本控制不了的时候，你怎么知道它的材料什么时候涨什么时候跌？如果制定了成本目标，材料价格上涨怎么办？这让我们非常不安。基于这个c……思虑，特斯拉说我不需要钴，表达了这个愿望。“但是这钴能完全不用吗？从理论上看，这三种材料各有各的作用。镍提高产能，钴稳定结构。”。这个具体的专业知识这里就不展开了。其中含有钴，可以稳定结构，提供良好的导电性。它有它的作用，否则钴早就被排除在外了，因为它有优势。如果现在要去钴的话，可以吊起来或者加铝，也能起到一定的作用。然而，如果真的不含钴，我们会发现四元材料具有成本相对较低的优势。没有钴，就是锰。如果用锰代替钴，导电性比较低，整体能量密度不高，循环也不是很好。因此，它有明显的缺点。如果真的取消所有钴，还是会有一些问题。如何才能在这其中找到一个平衡点？降低钴，但不降低到零，称为多元低钴三元材料。可以加一些铝，增加一点锰。这些具体数据我就不提了。这是我们的技术路线，我们已经做了大量的工作。目标是将钴降低到1%的水平，基本保持其性能不发生太大变化，或者不太差。转到硅负极的理论能量密度，可以说容量可以达到3000 mAh/g，如果理论不变，只能做硅负极，如果做了3000 mAh/g，可以提到42%，基本上增加了50%的能量密度。从负电极的角度来看，可以提高能量密度。从全球规模来看，增长也比较快，特别是2019年达到1779万吨，占整个负极市场的6%。这是一种趋势。所以硅负极能提高能量密度是毋庸置疑的，但最大的问题是什么？因为这种硅负极需要不断的嵌入大量的锂，所以整个循环会很长，膨胀会很大。在技术上，如何解决材料膨胀的问题，如何控制SEI膜的破裂，不出来就插不进去的问题，都需要使用预锂技术。有好的地方也有不好的地方，那么如何解决循环衰减的问题呢？提高电解液的性能至关重要。我们的一个重大国家项目是对硅负极的研究，许多团队正在努力应对这一挑战。相对困难，材料膨胀也是问题。如果你做得不好，它会膨胀和破裂。因此，在实际应用中需要解决材料膨胀的问题。我来说另一个想法，比如把它变成纳米材料，预留一些空间让它膨胀，给它一桶东西，不让它在桶里膨胀，等等。这些想法允许他改变这些特性，然后是前锂化过程，需要补充锂。这是我们所做的一些工作。这种预锂化就是真空蒸镀，比如先压成薄膜，再加粉末，加一些添加剂等等。一种流行的方法是真空蒸发预锂，这是相对均匀的。就是在上面镀一层均匀的锂的过程。这种方法是可行的，但是成本比较高，设备也很贵。最后一个是固态电池，应该是一个发展方向。目前，如果你想进一步提高能量密度，使用固态电池技术更可靠。其实也很难，很难，就是一个固体电解质的正极怎么做，电极片怎么做，完全依赖固态电池，电导率还没到液面，界面很难解决。所以采取折中的办法，基本遵循添加一点电解液的技术路线。目前能实现量产的技术路线基本就是这一条，所以还是循序渐进，首先工业化，逐步提高能量密度。好了，我的报告到此为止。谢谢大家！

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