晏成林：未來(lái)新能源發(fā)展方向

編者按：9月12日，第五屆未來(lái)能源大會(huì )全球 CTO 論壇在江蘇省常州市武進(jìn)區成功舉辦，論壇圍繞清潔能源、儲能技術(shù)、能源效率提升、智能電網(wǎng)等方面最新進(jìn)展，分享探討有助于減少溫室氣體排放、降低能源成本、提高能源供應可靠性的研究成果和實(shí)踐經(jīng)驗。會(huì )上，常州大學(xué)副校長(cháng)晏成林先生作了《未來(lái)新能源發(fā)展方向——高比能、長(cháng)壽命、全溫區、高安全電池》的演講。

以下內容根據論壇演講實(shí)錄進(jìn)行整理。

晏成林：各位領(lǐng)導、各位嘉賓，大家下午好!

今天我的題目是“未來(lái)新能源發(fā)展方向”，我是十年前從德國回到蘇州大學(xué)，這個(gè)月初我從蘇州大學(xué)到常州大學(xué)，向新能源之都奔赴。我這一二十年一直做新能源領(lǐng)域的前沿技術(shù)開(kāi)發(fā)，我作為在這個(gè)領(lǐng)域的一位研究人員，就談?wù)勗谑澜缱羁萍嫉?、最前沿，未?lái)的能源發(fā)展方向、電池發(fā)展方向怎么去發(fā)展。四個(gè)關(guān)鍵詞，分別是高比能、長(cháng)壽命、全溫區、高安全電池，這四個(gè)關(guān)鍵詞代表風(fēng)電、太陽(yáng)能光伏、動(dòng)力電池、儲能電池市場(chǎng)占有率怎么樣進(jìn)一步提升，比亞迪在十年前續航里程才多少，才一百、兩百公里不到，現在提升多少?五百、八百甚至一千公里，所以未來(lái)高比能電池非常重要，只有通過(guò)技術(shù)的開(kāi)發(fā)，高比能電池的進(jìn)一步去提升，人的感受感、市場(chǎng)滲透率才能進(jìn)一步提升，而不是一味的去等，市場(chǎng)滲透率怎么進(jìn)一步提升，怎么從深圳甚至到遙遠的北方，我今年8月份的時(shí)候去過(guò)一汽、紅旗轎車(chē)，一汽年初才剛剛宣稱(chēng)全面進(jìn)軍新能源市場(chǎng)，為什么?因為他們在東北，所以全溫區電池的突破對整個(gè)行業(yè)發(fā)展非常重要，我們在海上、在偏遠的地區，我們在東北，怎么把市場(chǎng)占有率進(jìn)一步提升呢?現在我們有了這個(gè)技術(shù)以后，我們開(kāi)發(fā)的電池到零下40、零下50，甚至零下60，我們的續航里程能達到大家所能夠接受的程度。全溫區代表什么?一個(gè)是低溫電池，一個(gè)是高溫電池，現在天氣變暖，所使用的溫度能達到40度，高溫之后帶來(lái)很大的應用瓶頸，續航里程、壽命就下降了。還有一個(gè)安全問(wèn)題，漏液安全，起火、燃燒、爆炸的問(wèn)題，所有這些問(wèn)題，對產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，我們的儲能、動(dòng)力電池，不管你是風(fēng)能還是光伏，必須用能源把它存儲起來(lái)，怎么樣存儲呢?關(guān)系到高安全、全溫區電池技術(shù)的突破。到現在為止，這些技術(shù)突破還需要進(jìn)一步去提升，續航里程、低溫問(wèn)題、高溫問(wèn)題、安全性問(wèn)題，我們講講這些怎么去突破，未來(lái)怎么去發(fā)展，這是我今天的一個(gè)主題，從宏觀(guān)到微觀(guān)，從一個(gè)普通研究者怎么樣去解決這些問(wèn)題。

大家都知道，戰略新興產(chǎn)業(yè)的重大需求，只有突破這四大關(guān)鍵問(wèn)題，使我們的生活中不管是從新能源汽車(chē)、消費電子，還是深空探測、UPS電源、5G基站，以及到未來(lái)軍事方面的應用，現在潛艇、坦克、電動(dòng)飛機我們都在試行。所有這些技術(shù)領(lǐng)域的突破，都是從續航里程，電動(dòng)飛機至少幾千公里，在萬(wàn)米高空低溫問(wèn)題怎么去解決?技術(shù)始終是引領(lǐng)這個(gè)產(chǎn)業(yè)前進(jìn)的方向，只要有線(xiàn)的地方都要用電池取代，作為這個(gè)領(lǐng)域的前沿研究者要突破這些方向。

我簡(jiǎn)單給大家介紹一下我自己，我是2014年從德國回到蘇州，在蘇州工作了接近了十年的時(shí)間，2018年在蘇州大學(xué)作為新能源學(xué)院的創(chuàng )始院長(cháng)，五年的時(shí)間，今年我到常州來(lái)，一方面做自己前沿領(lǐng)域的科學(xué)研究，另外一方面怎樣在這個(gè)領(lǐng)域引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)鏈、生態(tài)鏈、創(chuàng )新鏈、技術(shù)鏈，把它打造實(shí)，所以在國家層次方面也得到了組織的支撐，包括在國際國內學(xué)術(shù)會(huì )議上，怎樣引領(lǐng)廣大的科研工作者，把這些技術(shù)走深走實(shí)，引領(lǐng)產(chǎn)品更加智慧化發(fā)展。

戰略新興產(chǎn)業(yè)講兩個(gè)例子，一個(gè)是動(dòng)力電池，動(dòng)力電池今年市場(chǎng)方面有一些波動(dòng)，為什么?技術(shù)還沒(méi)有解決，新能源市場(chǎng)是人的感受問(wèn)題，如果安全問(wèn)題解決了，續航里程一千公里以上了，現在也比較安全，我估計家喻戶(hù)曉，每一個(gè)人都會(huì )買(mǎi)的，關(guān)鍵問(wèn)題是突破安全、續航里程的問(wèn)題。還有儲能市場(chǎng)，大家說(shuō)才剛剛開(kāi)始，這也是國家重大戰略，包括現在的差價(jià)，晚上和白天的差價(jià)會(huì )達到一塊以上，晚上儲，白天去用，這就需要我們開(kāi)發(fā)新型儲能電池，長(cháng)壽命，壽命非常重要，如果用五年十年那是不行的，成本還收不回來(lái)，所以我們要開(kāi)發(fā)更長(cháng)壽命的電池，這些市場(chǎng)的突破需要我們進(jìn)一步地把我們的技術(shù)，把我們的應用場(chǎng)景去走深走實(shí)，對于未來(lái)來(lái)講，我們現在還沒(méi)有到半山腰，不管是動(dòng)力，還是儲能，但所有這些市場(chǎng)更進(jìn)一步的滲透，需要我們技術(shù)去解決。

這是我們在各個(gè)領(lǐng)域的應用，包括高比能電池、長(cháng)續航電池，還有高功率電池、耐低溫電池、全溫區電池、高安全電池，所有這些應用場(chǎng)景需要我們進(jìn)一步去開(kāi)發(fā)。

這個(gè)稍微專(zhuān)業(yè)一點(diǎn)，從科研的前沿，我們一直在講底層材料創(chuàng )新是驅動(dòng)電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要動(dòng)力之一，大家都知道寧德時(shí)代、比亞迪，早期他們通過(guò)提高自己的制造能力，提高自己的產(chǎn)品良率，實(shí)現在這個(gè)領(lǐng)域的蓬勃發(fā)展，但到現在這個(gè)時(shí)候，一定是材料創(chuàng )新從0到1的技術(shù)突破，才能解決整個(gè)行業(yè)的發(fā)展，特別是對整個(gè)應用場(chǎng)景的提出了更高的要求，現在我們用的磷酸鐵鋰電池、三元電池比較多一點(diǎn)，未來(lái)還有很多新型體系，比如鈷酸鋰、磷酸錳鐵鋰體系，都比現在的磷酸鐵鋰體系、三元體系更便宜、性能更好，包括無(wú)鈷體系、鈉離子電池體系等等，還有很多體系，就是應對著(zhù)我們在新能源市場(chǎng)更多機會(huì )的選擇。這些很多體系正在開(kāi)發(fā)，給我們的未來(lái)帶來(lái)廣闊的發(fā)展空間，這是未來(lái)對于能源產(chǎn)業(yè)來(lái)講很大的支撐方向，我們可以看到前景非常廣闊，前景廣闊的同時(shí)，需要開(kāi)發(fā)所有這些新的體系，終極目標是開(kāi)發(fā)固態(tài)電池體系，最重要的是固態(tài)電解質(zhì)正極負極，我們使用高能量密度的材料，只有這樣才能實(shí)現高能量密度電池的開(kāi)發(fā)，電池結構很簡(jiǎn)單，所有這些材料創(chuàng )新才能實(shí)現電池性能提升，這樣儲能、動(dòng)力電池才能跑得更遠。

對于面向快速推進(jìn)的儲能產(chǎn)業(yè)，大幅提高電芯壽命及本征安全是行業(yè)急需解決的痛點(diǎn)問(wèn)題，儲能至少要用到15年、20年、30年，這就對電池性能提出了更高的要求，但現在還是很多技術(shù)需要解決，包括長(cháng)壽命成本安全，成本高的話(huà)沒(méi)法接受，開(kāi)發(fā)一些新的電池體系，包括磷酸鐵鋰體系、鈉離子電池體系，針對鋰資源缺乏的問(wèn)題來(lái)解決這些問(wèn)題。

另外一個(gè)多場(chǎng)景應用體現了鋰電池的優(yōu)勢，也是鋰電池發(fā)展的驅動(dòng)力，現有鋰電池存在低溫環(huán)境下的趴窩、續航、折腰等等問(wèn)題，現在一步步在解決，這些代表未來(lái)科研攻關(guān)的重點(diǎn)方向，材料創(chuàng )新。消費者對電池快充快放、高功率智能家居、電動(dòng)工具的需求越來(lái)越高，包括手機、照相機、充電寶等等，也提出了更高的要求。前不久一家公司找到我，他們的產(chǎn)品是出海的，面臨什么問(wèn)題?因為他們使用的液態(tài)電池，溫度一高液態(tài)電池會(huì )脹氣，所以技術(shù)的推進(jìn)能給市場(chǎng)帶來(lái)翻天覆地的變化，這不是彎道超車(chē)，而是換道超車(chē)。

全固態(tài)電池是行業(yè)發(fā)展的未來(lái)，有幾個(gè)技術(shù)指標，對應用場(chǎng)景的打造，這是我們一直追求的一個(gè)終極目標，兼顧高安全性能、高比能、固態(tài)電池的高性能材料，中國制造業(yè)水平提高的非?？?，所以說(shuō)我們要創(chuàng )新，制造是一個(gè)工藝過(guò)程，自動(dòng)化水平非常好，材料創(chuàng )新，0到1的創(chuàng )新是整個(gè)新能源行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。

總結來(lái)講制約全球鋰電行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵瓶頸有幾大問(wèn)題，高比能電池的開(kāi)發(fā)，長(cháng)壽命電池的應用，全溫區、高安全電池的解決。這個(gè)我就不講了，因為時(shí)間關(guān)系，這涉及到非常細節的東西，從底層邏輯來(lái)講，怎么去解決，這是我一二十年一直從事的工作，這是我在蘇州大學(xué)團隊，包括我在德國帶的團隊，現在在常州大學(xué)帶的團隊需要做的工作，希望和更多的企業(yè)合作，面向產(chǎn)業(yè)應用。這是我們學(xué)術(shù)的東西，怎樣從0到1的創(chuàng )新工程，從分子原子的角度出發(fā)去合成一些新的材料，這些材料最終解決產(chǎn)品應用端的問(wèn)題，這是我們團隊開(kāi)發(fā)的一些成果，包括我們開(kāi)發(fā)了新型的產(chǎn)品，包括形成一些固態(tài)電池的產(chǎn)品，這是我們的一些成果，包括用在儲能電池、動(dòng)力電池、消費類(lèi)電池，怎樣革新這個(gè)市場(chǎng)，換道這個(gè)市場(chǎng)，這是我們團隊自己的結果，包括一些儲能電解質(zhì)、超長(cháng)循環(huán)壽命、耐高溫性能，在儲能來(lái)講度電成本大幅下降，使用壽命更長(cháng)。這是幾個(gè)成果應用的場(chǎng)景展示，這是解決續航里程焦慮的問(wèn)題，這是動(dòng)力電池組的方面，這是消費類(lèi)電池、固態(tài)電池的應用。

這是我們做的針刺試驗，對液態(tài)電池擠壓、穿刺都會(huì )冒煙，冒煙之后一點(diǎn)就著(zhù)，就不安全，我們開(kāi)發(fā)的針刺試驗沒(méi)有這種現象發(fā)生，這是我們多種應用場(chǎng)景非常關(guān)鍵的問(wèn)題。

這是我們未來(lái)重要的新能源電池，支持光伏、風(fēng)電、分布式發(fā)電方面整個(gè)研究的重點(diǎn)，謝謝大家。