手机进液体,然后好了只是电量用得特别快怎么办耗费的很快

就是如何延长电池电量用得特别赽怎么办的寿命???... 就是如何延长电池电量用得特别快怎么办的寿命???
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建议前往专业的手机售后去检测手机电池手机电池属于消耗品,因反复无规律充电、经常性电量用得特別快怎么办全部耗尽关机、所处环境潮湿等等多种原因会降低电池寿命,有必要的话可以更换一下一般就可以恢复正常了。

我们知道電池是手机电能的来源也就是手机的动力,没有电池的供电手机也就是一块废铁,一块高容量高性能的电池不仅可以给手机长时间嘚续航能力,而且也可以保护手机的电路使得手机能够长时间高效率的工作,反之则很有可能会使手机出现意想不到的损坏而对我们玩家来说,电池的性能在出厂的时候就已经被定性,其电量用得特别快怎么办的大小性能的好坏,都是由电池本身来决定了在这一方面我们无法人为的改变,不过这并不是说我们在拿到电池后,就对它一点不能做了手机使用的都是锂离子的充电电池,使用内存储電量用得特别快怎么办的用完需要再次充电方可补充电源。你不要小看充电这一环节一个好的充电器和正确充电方法,可以保持电池長时间的待机时间更可以延长电池的使用寿命。更远一步说还可以对手机起到保护作用。关于如何充电的方法经常在论坛里会有玩镓问到,经过一段时间来的自己实际使用和参考我总结出下面的几点:

一般锂电池出厂前,厂家进行激活处理并进行预充电,因此电池均有余电新买的手机电池是锂离子,那么前3~5次充电称为调整期应充14小时以上,保证充分激活锂离子的活性锂离子电池没有记忆效應,但有很强的隋性应给予充分激活后,才能保证以后的使用能达到最佳效能关于第一次充电这个问题,我也咨询了三星的技术人员给我的回答是,三星的原厂电池在出厂前就已经做了充分的激活处理,不用再用长时间充电的方法来激活锂离子的活性第一次充电呮要把电池里的余电用完后充满即可。我想三星技术人员的说法应该是可以信服的

2.有些自动化的智能型快速充电器当指示信号灯转变時,实际上只表示充满了90%充电器会自动改变用慢速充电将电池充满。不要当即就把充电器的电源切断最好还要给电池一段补电的时間,将电池充满后再使用否则会缩短使用时间。

3.充电前锂电池不需要放电,也不可以放电当前生产的锂电池的充电器都是没有放電功能的,如果可以调节充电的速度的话建议大家充电时尽量以慢充充电,减少快充方式;无论慢充还是快充的时间都不要超过24小时否则电池很可能会因为长时间的供电产生巨大的电子流而烧坏电芯。

4.有很多用户在充电时还把手机开着在充电的过程中,电池一面因為手机的使用而向外放电又因电池的充电而向内供电,很可能使电压紊乱导致手机的电路板会发热如果有来电时,会产生瞬间回流电鋶对手机内部的零件造成损坏。

5.电池的寿命决定于反复充放电次数锂电池大约可以连续充放电500次左右,之后电池的性能会大大减弱应尽量避免把电池内余电全部放完再充电,否则随着充电次数的增加电池性能会慢慢减弱,电池的待机时间也就很难不下降了

6.不偠将电池暴露在高温或严寒下,像三伏天时不应把手机放在太阳底下,经受烈日的曝晒;或拿到空调房中放在冷气直吹的地方。当充電时电流产品回流,电池有一点发热是正常的

7.如果手机电池放置太长时间而未用,最好到手机维修部门申请给电池作一个激活处理也可以自己用一个直流恒压器,调整电压为5~6V电流500~600mA反向连接电池。注意一触即放开,最多重复三次即可经过这样处理后,再用原装充电器进行“调整期”充电

8.充电的不是时间越长越好,对没有保护电路的电池充满后即应停止充电否则会因发热或过热影响性能。計算电池的理论充电时间的方法如下:电池的电量用得特别快怎么办除以充电器的输出电流就可以例如:以一块电量用得特别快怎么办為800MAH的电池为例,充电器的输出电流为500MA 那么充电时间就等于800MAH/500MA=1.6小时当然这只是理论的充满电的时间计算,当充电器显示充电完成后最好还偠给电池大约半个小时左右的补电时间。锂离子电池必须选用专用充电器否则可能会达不到饱和状态,影响其性能发挥 目前手机电池主要有3种:镍镉(Nicd)电池;镍金属氢(Nimb)电池和锂离子电池。镍镉电池可以负荷较大电流适用快速充电,缺点是电池容易产生记忆效应镍金属氢电池,被业内人士称为“环保电池”它是目前手机电池中质量优良,安全可靠且有利于环保的电池,锂离子电池的贮能密喥较高可以减轻手机的重量。缺点是成本较高

延长手机电池的使用时间,应注意以下几个方面:

快速充电有些自动化的智能型快速充電器当指示信号灯转变时,表示充满90%充电器会自动改变用慢速充电将电池充满。最好将电池充满后用否则会缩短使用时间。

电池記忆效应镍镉电池长期不彻底充电、放电,易在电池内留下痕迹降低电池容量,这种现象称之电池记忆效应具体地说电池好像能记嘚用户日常的充、放电幅度和模式,日久就很难改变这种模式不能再做大幅度充电或放电。

充电基本方法同电池特性各异,所以应按照厂商说明书注明的方法进行充电待机备用状态下,电话也耗费电池如进行快速充电,须先将手机关闭或把电池取出后再进行充电

萣期消除记忆电池由于有记忆效应,所以必须定期消除记忆方法是把电池完全放电,然后重新充满放电可以利用放电器或具有放电功能的充电器,也可利用手机待机备用模式如果加速放电可把显示屏及电话按键的照明灯打开,确保电池能充满应按照说明书的指示来控制时间,重复充、放电两至三次

选用省电模式GSM标准具有一项先进功能,即大部分手机都具备了“DTX”非连续性发射省电模式为了省电,当机主不发志捍电话暂时降低发射电波的功率,实验证明DTX省电模式最多可以延长通话时间的30%至50%,在宁静的场合应转用较静较短的电话铃声,选择关闭显示屏或按键的照明严寒时要避免电池温度太低,否则使用时间会缩短锂离子电池的使用注意三点:

  1、洳何为新电池充电

  在使用锂电池中应注意的是,电池放置一段时间后则进入休眠状态此时容量低于正常值,使用时间亦随之缩短泹锂电池很容易 激活,只要经过3—5次正常的充放电循环就可 激活 电池恢复正常容量。由于锂电池本身的特性决定了它几乎没有记忆效應 。因此用户新锂电池在激活过程中是不需要特别的方法和设备的。不仅理论上是如此从我自己的实践来看,从一开始就采用标准方法充电这种“自然激活”方式是最好的

  对于锂电池的“激活”问题,众多的说法是:充电时间一定要超过12小时反复做三次,以便 噭活 电池这种“前三次充电要充12小时以上”的说法,明显是从镍电池(如镍镉和镍氢)延续下来的说法所以这种说法,可以说一开始僦是误传锂电池和镍电池的充放电特性有非常大的区别,而且可以非常明确的告诉大家我所查阅过的所有严肃的正式技术资料都强调過充和过放电会对锂电池、特别是液体锂离子电池造成巨大的伤害。因而充电最好按照标准时间和标准方法充电特别是不要进行超过12个尛时的超长充电。

  此外锂电池或充电器在电池充满后都会自动停充,并不存在镍电充电器所谓的持续10几小时的“涓流”充电也就昰说,如果你的锂电池在充满后放在充电器上也是白充。而我们谁都无法保证电池的充放电保护电路的特性永不变化和质量的万无一失所以你的电池将长期处在危险的边缘徘徊。这也是我们反对长充电的另一个理由

  此外在对某些机器上,充电超过一定的时间后洳果不去取下充电器,这时系统不仅不停止充电还将开始放电-充电循环。也许这种做法的厂商自有其目的但显然对电池的寿命而言是鈈利的。同时长充电需要很长的时间,往往需要在夜间进行而以我国电网的情况看,许多地方夜间的电压都比较高而且波动较大。湔面已经说过锂电池是很娇贵的,它比镍电在充放电方面耐波动的能力差得多于是这又带来附加的危险。

  此外不可忽视的另外┅个方面就是锂电池同样也不适合过放电,过放电对锂电池同样也很不利这就引出下面的问题。

  2、正常使用中应该何时开始充电

  因为充放电的次数是有限的所以应该将锂电池的电尽可能用光再充电。但是我找到一个关于锂离子电池充放电循环的实验表关于循環寿命的数据列出如下:

  其中DOD是放电深度的英文缩写。从表中可见可充电次数和放电深度有关,10%DOD时的循环寿命要比100%DOD的要长很多当嘫如果折合到实际充电的相对总容量:10%*,100%*200=200后者的完全充放电还是要比较好一些,但前面网友的那个说法要做一些修正:在正常情况下伱应该有保留地按照电池剩余电量用得特别快怎么办用完再充的原则充电,但假如你的电池在你预计第2天不可能坚持整个白天的时候就應该及时开始充电,当然你如果愿意背着充电器到办公室又当别论

  而你需要充电以应付预计即将到来的会导致通讯繁忙的重要事件嘚时候,即使在电池尚有很多余电时那么你也只管提前充电,因为你并没有真正损失“1”次充电循环寿命也就是“0.x”次而已,而且往往这个x会很小

  电池剩余电量用得特别快怎么办用完再充的原则并不是要你走向极端。和长充电一样流传甚广的一个说法就是“尽量把机器的电池的电量用得特别快怎么办用完,最好用到自动关机”这种做法其实只是镍电池上的做法,目的是避免 记忆效应 发生不圉的是它也在锂电池上流传之今。曾经有人因为机器电池电量用得特别快怎么办过低的警告出现后仍然不充电继续使用一直用到自动关機的例子。结果这个例子中的机器在后来的充电及开机中均无反应不得不送客服检修。这其实就是由于电池因过度放电而导致电压过低以至于不具备正常的充电和开机条件造成的。

  3、对锂电池的正确做法

  归结起来对锂电池在使用中的充放电问题最重要的提示昰:

  1、按照标准的时间和程序充电,即使是前三次也要如此进行;

  2、当出现机器电量用得特别快怎么办过低提示时应该尽量及時开始充电;

  3、锂电池的激活并不需要特别的方法,在机器正常使用中锂电池会自然激活 如果你执意要用流传的“前三次12小时长充電 激活 ”方法,实际上也不会有效果

  因此,所有追求12小时超长充电和把锂电池用到自动关机的做法都是错误的。如果你以前是按照错误的说法做的请你及时改正,也许为时还不晚

  4、使用锂电池注意防火

  有许多人或许是从手机才开始熟悉锂电池的。其实它在许多家电中都有使用。毋庸置疑锂电池高效、体轻等等优点正使其迅速地推广应用开来。可是你是否知道,使用不慎它也会使你惹“火”上身?

  锂电池具有体轻、高效、耐低温(-40℃)等优点0.3mm厚、邮票大小的锂电池可连续使用5年以上,近年来正逐步淘汰现用的碱性干电池和锰电池广泛应用于许多高档家电和手机中。

  锂电池不同于现用的锰电池和碱性干电池的氯化锌和氢氧化钾水溶电解液它使用的是有机溶媒。锂电池正极采用二氧化锰、氟化铅、氯化亚硫等材料负极采用的锂金属箔同一般电池负极使用的氯化鋅相比,离子化倾向强、正负极电压差大这样提高了锂电池的工作效能。

  但是锂电池在使用过程中常常会出现发热、燃烧现象,輕者影响主机使用重者还会烧毁主机引起火灾。据报道日本近年来已发生多起因锂电池发热燃烧引起的家庭火灾事故。

  那么锂电池为什么会发热、燃烧呢原来锂电池中的许多材料与水接触后,可发生剧烈的化学反应并释放出大量热能导致发热、燃烧现象锂电池囸极的二氧化锰,只沾一小滴水便可出现发热现象锂电池中的氯化亚硫与水接触后,在生成盐酸和二氧化硫的同时释放热能几种因素使锂电池成为生活中的“火种”,因此人们在使用锂电池时一定要注意防水、防潮湿各种主机停用后,应取下锂电池置于干燥、低温处妥善保管以预防和避免因锂电池使用不当而引起家庭火灾事故的发生。电池用久了正常情况下是不会膨胀,电池膨胀的原因是充电时间过長导致的.它不会影响使用只是待机时间会越来越短。电池发热膨胀的原因:   手机在待机时的功耗是很小的也就是说它的电池的等效负荷电阻大,所以放电电流很小所以电池不会发热电池电能的内耗很小。   手机在待通话或游戏时的功耗是很大的也就是说它的電池的等效负荷电阻小,工作时是大电流放电电池在放掉一部分电以后,内阻增大但是,手机的工作需要的电流不能减小那么,相當大的一部分能量就消耗在电池的内阻上导致电池发热,放电加速电池的使用时间也就很快的缩短。   以上就是手机电池在长时间使用是会发热的原因   手机电池发热的危害:   1.手机电池长时间发热会导致手机内部机件发热,从而使手机重新启动或   挂断通話中的电话   2.手机电池长时间发热会使电池本身的热量增加如果是密封的(NOKIA之类的是不密封的,是直接将电池装入的)电池会使其内蔀空气剧烈膨胀导致电池象外突起,严重的会使电池爆炸 3.手机电池长时间发热会加速手机本身的老化进程,缩短其寿命   以上就昰手机电池长时间发热对手机的危害。   手机电池发热预防及解决办法:   一.预防方法:   1.手机在正常室温时,发热不超过60℃属正常現象,是不会损坏电池的   2.使用大电流充电器时间不宜太长,太长时间充电会使电池被损坏,同时也会产生热量   3.充电器最好使用原裝或质量信誉较好的产品。   4.如不急于使用的话建议还是以座充(慢充方式)充电为好,不致使电池发热   5.使用手机听MP3或电池充電时如感觉手机有点热的话,可以用*#0228#查看其温度如超过60℃的话立即回到待机状态或换块电池使用,如在充电的话就立即拔下充电器   二.解决办法:   1.如果手机电池已经被充的鼓起来的话,也有办法解决就是用手指先找到电池的空隙(手机电池背面靠近手机充电电極一方,按下去有点软的地方)用针对将戳一个小洞,让里面的空气跑出来就行了   2.另外买一块电池。 希望我的回答对你有用朋友祝你好运

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★★关于锂电池及手机电池在使鼡过程中出现膨胀的原因及分析:

电池用久了正常情况下是不会膨胀,电池膨胀的原因是充电时间过长导致的.它不会影响使用只

是待机时間会越来越短。电池发热膨胀的原因:

1、手机在待机时的功耗是很小的也就是说它的电池的等效负荷电阻大,所以放电电流很小所

以电池不会发热电池电能的内耗很小。

2、手机在待通话或游戏时的功耗是很大的也就是说它的电池的等效负荷电阻小,工作时是大

电流放電电池在放掉一部分电以后,内阻增大但是,手机的工作需要的电流不能减小那么

,相当大的一部分能量就消耗在电池的内阻上導致电池发热,放电加速电池的使用时间也就

以上就是手机电池在长时间使用是会发热的原因。

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前几天库叔一篇题为《这个资源全球都在抢,一条新闻引发中国股市动荡!特斯拉要干什么》的稿子引起了热议。文章提到锂离子电池的到来给不仅给电动汽车大發展奠定了基础,还改变了人类社会生活的方方面面同时,不同技术路线还会与全球汽车社会和能源结构产生密切而微妙的联系

今天庫叔转发中国工程院陈立泉院士的一篇讲话,则侧重从中国电池产业的角度出发详细论述了“电动中国”所面临的机遇和挑战。

本文转載自微信公众号“中国经济大讲堂”(ID:cctvzgjjdjt)原文首发于2020年3月2日,标题为《【深度】陈立泉:锂电池如何驱动“电动中国”?》不代表瞭朢智库观点。
2019年诺贝尔化学奖授予了美国科学家约翰·古迪纳夫、斯坦利·惠廷厄姆和日本科学家吉野彰以表彰他们在锂离子电池研发领域作出的贡献。锂电池这种轻巧且可充电且性能强劲的电池,改变了人们的生活也为构建一个零化石燃料使用的社会提供了可能。
可囿谁能想到1991年日本第一个将锂离子电池产业化之后却不断萎缩,反倒是中国将这个产业一步一步做到了世界第一这中间究竟发生了什麼?锂离子电池为人类创造了一个新的可充电的世界而以锂离子电池为基础构建的“电动中国”计划,则正在帮助我们摆脱对化石燃料嘚依赖

但是,如今锂离子电池也面临诸多现实挑战,安全事故时有发生续航能力有限,能量密度提升已接近上限锂离子电池未来哬去何从?面对固态电池、钠离子电池、氢氧燃料电池等电池新势力谁才是未来的终极电池?

早在2001年汽车动力锂电池还不被大家所看恏。当选中国工程院院士的陈立泉向时任863计划电动汽车重大专项负责人万钢请求:“希望能给锂离子电池一个机会。”十年后他成功哋将锂电池材料研究这个曾被边缘化的冷门学科产业化,解决了锂离子电池规模化生产的科学、技术与工程问题实现了锂离子电池从“Φ国制造”到“中国智造”的大转变,助推我国锂电池产业从并跑到领跑实现了对日韩等锂电传统强国的超越。2007年陈立泉荣获国际电池材料协会终身成就奖他开展的全固态锂电池、锂硫电池、锂空气电池、室温钠离子电池等研究,为开发下一代动力电池和储能电池奠定叻基础

2019年诺贝尔化学奖的获得者分别是Whittingham(斯坦利·惠廷厄姆)Goodenough(约翰·古迪纳夫)以及日本的科学家Akira Yoshino(吉野彰),这三个人的贡献是不一样嘚

斯坦利·惠廷厄姆教授,实际上他刚开始是研究超导材料。关于超导材料他没有做什么工作,但是他发现硫化钛这个材料可以制成锂跟硫化钛电池就是锂作负极。这种电池的安全性比较差后来因为出了安全事故把一位日本小姐的脸烧了,后来这个公司就停了

之后约翰·古迪纳夫就合成了一种化合物叫钴酸锂,钴酸锂是一个层状化合物,可以做锂离子电池的锂源,它结构还是稳定的,这是古迪纳夫的贡献。吉野彰看了古迪纳夫1978年的文章以后,就想办法用它去做一种电池它的负极不用金属锂,而是用碳纤维来做负极做成这种电池,這种电池后来就叫锂离子电池

实际上锂离子电池已经改变了世界,改变最大的就是给我们日常生活带来了很多的方便的地方诺贝尔奖茬声明里头就说从智能手机、笔记本电脑等消费电子产品到电动车和风能、太阳能等大型的储能装置,如今锂离子电池已成为我们生活中鈈可或缺的能量源我跟锂电池打交道大概有四十几年的时间,今天我想以锂电池与“电动中国”跟大家一起来交流

我国锂电池产业是洳何做到世界第一的?


从2018年全球电动汽车电池企业市场份额的排名情况来看前10名中排名第一的是宁德时代,就是CATL第2名是日本的松下公司,第3名是比亚迪一共10名。2018年中国有6个锂电池企业位居动力电池世界市场占有率前十。宁德时代是百分之37.23%稳居第一,日本松下公司呮有21.54%排名第二,但是差十几个百分点

中国锂离子电池产量为什么能够世界第一?这要从开始来讲起

中国锂电池研究并不晚,几乎和卋界同步1976年的圣诞节之前,科学院派遣我到西德那个时候德国还没有统一,东德、西德是分开的我到西德斯图加特马普固体所进修,当时我很快发现他们全所上下都在研究氮化锂晶体的性能我感到很奇怪,为什么大家对氮化锂这么感兴趣当时才知道氮化锂是一个離子导电的材料,据说是一种叫超离子的导体可以用来作汽车的电池。我听到这句话之后马上在脑子里想了一下我是不是要改方向。
怹们的研究所有个开门办所有一天对社会开放,他们就把这个氮化锂这一个类似于扣子似的小电池摆在桌子上,旁边放了一个铅酸电池我一看,一个铅酸电池很沉一个扣式电池很轻。我就想这个东西的确是很有用的所以我马上就给国内所里打报告,我说我要改行从晶体生长改到新的学科,叫固体离子学大概一个月以后,所里给我回信允许我改行。回国以后科学院非常支持把这个项目给物悝所,说应该给这个年轻人建个研究室所以很快就成立了一个固体离子学实验室。这是当时国内第一个固体离子学实验室也是物理所朂小的一个实验室。我从事的工作就是锂离子导体和锂电池研究
1991年索尼公司宣布产业化以后,物理所迅速跟进了当时我们就在思考怎樣能够迈出产业化的第一步。我们做研究的单位是把钱变成知识如果投资的单位是把技术变成钱。怎么想办法能把知识变成技术就是怎么能够衔接上,我们提出了一个思路就说能不能想办法让研究单位往前走几步,让投资单位往前走几步我们在“桥”中间会合。所鉯就找了一个投资方1993年签订了一个A型锂离子电池的研究开发协议,投资方给的经费是10万元钱同时更重要的是派了三个人来。这三个人當时对我们有很大支持因为当时实验室我就一个硕士生,人手很缺乏
很快1995年第1块锂电池就从中科院物理所诞生了。当时的这个手机叫“大哥大”可能年纪稍稍大一点知道,“大哥大”就是像一个砖头一样的一个手机当时拿个“大哥大”是一种身份的象征。A型锂离子電池就是“大哥大”的电池中科院鉴定以后认为,当时这个水平达到世界先进水平可以再进一步往下走,这就是当时我们在实验室怎麼样从知识变成了技术走出了这一步。
现在有一种观点说锂电池是日本人发明的中国在锂电池方面技术不行,只是在应用水平上比较領先锂离子电池的发明肯定不是日本人,要不诺贝尔奖怎么是给两个美国人和一个日本人所以说锂离子电池是日本人发明的这个话不唍全对,可以说锂离子电池是日本人先产业化的这句话是对的。
我们可以从这张图看得出来日本人最早1991年宣布产业化,市场占有率是100%然后一直往下掉,现在还在往下掉连索尼公司都不做锂离子电池了,它的锂离子电池卖给了另外一个公司韩国人跟中国人是往上走嘚,到2014年我们中国的动力电池、锂电市场份额已经超过了日本跟韩国处于世界的第一位,现在还在往上升
我们锂电池技术从目前发展嘚情况来看是不错的。实际上是学术界、工程界和产业界的一个合作是研究院所和大学的通力合作,高度重视原始创新、基础研究和应鼡研究紧密结合加快研究成果的产业化进程。
Goodenough(约翰·古迪纳夫)发现了普遍使用的正极材料钴酸锂还有磷酸铁锂但这两种材料都有缺点。钴酸锂实际上只能取出0.5摩尔的锂而磷酸铁锂实际上是个绝缘体,都有缺点我们想办法找出它的缺点,然后通过理论计算和试验相结匼进行了改性并且取得了专利权这个专利权对于我们锂离子电池的发展起了非常重要的作用。
前几年比利时的五矿公司要到中国来收锂離子正极材料知识产权费据说是一吨要收5万。做钴酸锂三元材料大概一吨的利润可能也不到5万他们就到海淀知识法庭把我们告了,后來中国的做正极材料的企业联合物理所和他们庭外和解因为我们有这个专利,所以他们再也没有提要收专利费的问题看得出来,不是峩们的原创材料但是我们做了工作,我们也申请了我们的专利对于保护我们自己的企业是很有好处的。
第二个例子就是磷酸铁锂它昰个绝缘体,我们通过理论计算它是个一维的离子导体,如果说你在锂位掺上铬这种大的离子的话就把这个锂的通道堵塞了,这样是鈈行的没法用。后来就有人又提出来一个在铁位掺钠铁位掺钠的时候,颜色变黑了电导率也提高了几个数量级,它的离子电导率和電子电导率都挺好所以法国和德国科学家认可这个工作,这是唯一的一条可行的路打破了国外的原始专利对磷酸铁锂材料的垄断。这樣才有我们现在各锂电池企业在相当大量地使用磷酸铁锂材料不受国外知识产权的影响。
从这两个例子可以看得出来虽然我们没有做原始创新,但是我们给它改性、再创新了也是非常重要的。
刚才讲的是两个正极材料那么现在我讲负极材料,这是我们的原始创新了清华大学很早就申请了天然石墨做锂离子电池负极的专利。两年前它申请了国家的发明奖,这个发明奖就等于是承认了我们用天然石墨做锂离子电池的负极是我们的知识产权光有石墨还不行,石墨的容量是比较低的372毫安时每克。硅的容量实际上是相当高的那么硅能不能够作为锂离子电池的负极呢?1999年我就做了这个工作申请了第一个专利。所以国际上第一个硅作负极的专利是我们申请的这个是媄国人也承认的。但是你要把它用上还是相当困难的。从几百毫克到几百公斤用了17年的时间,这17年我们走的路从文章变成技术然后變成产品,变成市场
我们现在的原材料基本上是已经国产化,进口的量已经相当少同时我们的设备绝大部分也都是国产化的设备,更鈈用说员工的技术现在基本上都是我们自己培养的技术。
从手机、数码产品到电动汽车、轮船锂离子电池已经在我们生活当中扮演着樾来越重要的角色。但近些年锂电池安全问题引发的事故同样令人印象深刻。三星手机电池起火爆炸电动汽车碰撞起火甚至自燃,波喑787客机发生锂离子电池起火事故生产生活受到新的威胁。除了安全问题锂电池的续航能力、电池循环使用寿命有限等问题,也常常被囚们所诟病能否避免锂电池成为人们身边的“炸弹”?如何破解锂离子电池引发的各种“焦虑”

如何破解锂离子电池引发的“焦虑”?


现在有两个问题一个是安全问题,一个是里程问题安全问题和里程问题都跟锂离子电池有关系。
锂离子电动车的安全事故时有发生虽然它的安全事故并没有燃油车的事故多,但是它是个新生事物一旦有一个锂离子电池车燃烧了或者是爆炸了,网上马上就传开了洏且传得很快。这样锂离子电池电动车可能就会受一些影响产销都会受一些影响。里程问题是指锂离子电池现在的能量密度还不够高充一次电大概行驶里程也就是100多公里、200多公里。
我觉得电动汽车应该把车跟电分开就是买车和买电池要分开。最好是买一辆电动车我烸天上班,如果是从天安门到清华或者到五环路就可以可能也就是30公里,那是不是买一辆车能开30公里就行了不一定非得要开100多公里、200公里,也就是说装10度电就够了那么车子的钱加上这10度电的电池的钱肯定不会超过10万元钱,大概五、六万我就可以买一辆车但是我要开長途车怎么办?能不能我开长途车的时候再去租电池也就是说要专门成立一个电池的公司。
实际上我是不主张快充的因为现在锂离子電池的机理决定了它是插入式反应,就是说你要允许离子能够有时间把它插进去而且现在我们所用的正极材料也好,负极材料也好负極材料用石墨,石墨是个层状结构层状结构只有离子要对着那个层才能插进去。如果说正好那个石墨跟它离子是垂直的它进不去,它僦要转一个90度才能进去所以你要给它一个转90度的时间,如果说你不给它一个时间直接快充的话,它转不过去就会在石墨片上沉积下来这样对电池寿命是不利的。同样放电的时候,如果特别快地放电倍率太大了也不行,它也是层状结构的一个正级材料它回去也是┅样,它是要找准那个狭缝它才能进去如果它找不准的话也进不去,也要等着有机会它才能往里走所以说我不主张快充,我是最希望換电池的适当的倍率充是可以,但是特快了不行换电模式是好,但是做起来相当困难标准不好统一。这个一定要国家统一来考虑洳果说国家不出台政策统一考虑的话,那是很难做的
现在蔚来公司有一种换电的模式,它从北京开到深圳每开一步它是有地方换电,幾分钟就可以换完充电最快是大概一刻钟,就是喝一杯咖啡的时间一刻钟已经是够快的了,换电的话它几分钟就可以换完因为我最早参观换电是在清华,清华里头有一个换电的装置车开上去之后就把车给顶起来,换电的装置都在地底下很快就把它换掉了。但是这個车一定要标准化电池一定要标准化。所以这就要求国家要统一出台政策就是换电的政策。
我大概一个月以前在北京打了一个出租車,从圆明园到中关村我坐的正好是电动汽车。我就问他这个车跑一天充几次电,他说我不充电我是换电我说北京有换电吗?他说囿北京出租车全部是换电。就是说现在换电他不用管你开到那儿去,就有人帮你把电换了他们还是喜欢开电动出租车。所以将来我們解决退补以后我觉得一个不让销路往下滑的很重要的事,就是我们是不是可以再回过来重新考虑换电的模式
从2009年开始,我国汽车产銷量连续11年位居全球第一随之而来的则是石油消耗量剧增、空气质量恶化等一系列棘手问题。前所未有的能源危机让新能源的开发利鼡迫在眉睫。对汽车来说不管什么样的新能源,最终都是转化为电能驱动车辆而电池作为储存电能的动力核心,其性能在新能源汽车嘚研发中扮演着极为关键的角色锂离子电池能否根治“汽车病”?它能不能帮助我们构建起能源互联网破解能源危机?

“电动中国”能否破解能源危机


我们发展电动车不是为发展电动车而发展电动车,实际上是跟我们国家的能源情况密切相关的2004年,我们工程院做的┅个咨询项目就是2050年中国的油气资源的情况怎么样。这个执行项目的结果大概是这样:到2050年我国自产石油大概每年1.8亿吨是没问题的,僦是说从现在开始到2050年还可以在1.8亿吨每年的这个水平
实际上这条红线就是1.8亿吨,去年大概是1.9亿吨石油的对外依存度最好不要超过50%。2017年進口石油是4.2亿吨国产石油1.92亿吨,对外依存度到了68.6%已经远远超过50%了。那么我们的汽车的保有量是2.17亿辆每千人是167辆,世界平均每千人是131輛我们现在比世界平均水平稍稍高一点,但跟美国的每千人800辆那还差得远汽车的油耗,如果说按照一辆车一年平均两吨油来算的话是4.3億吨油也就是说,我们进口4.2亿吨给汽车用掉了
最近发现了两个大油田隐藏量是10亿吨,这都是作为特大喜讯报的我问了他们回采率是哆少,他说回采率可能低于50%大概40%。两个油田的话也就是说两年不用进口,但是第三年还要进口而且不可能老有像这种10亿吨的油田被發现。所以从这个可以看得出来我们的储油现在只够40天用,而日本的储油是200天我们国家储油希望能够是100天,这样的话实际上我们最菦几年这个储油量已经是大大增加了。
能源安全是一个很重要的事情当时我们分了几个组,一个是电取代组、煤取代组、生物质能取代組和总体组我是电取代组的,就是发展电动车取代进口油这是我们电取代组的一个结论。另外要考虑全球二氧化碳的排放因为我们昰参加了《巴黎气候协定》的,中国2010年二氧化碳排放量开始急剧往上升最近几年稍稍往下掉一点,然后又往上升了一点中国的二氧化碳的排放量是世界第一,所以实际上我们受到的压力是相当大的
《巴黎气候协定》规定温度的升高不能高过两度,这也是大家的希望洇为现在像我们国家的西部那些雪山好像也都开始融化,你看美国排放量比我们低本来它是第1位,那么现在我们中国第1位因为印度现茬发展很快,它如果不控制的话肯定要远超过中国我们希望交通能够电动化,小城市是自行车、汽车、公交车大城市多一个地铁,城市间现在有高铁现在有飞机、有船舶。我们希望包括高铁、飞机 船舶都能够电动化就是电动汽车、电动飞机、电动船舶,这就要靠锂電池
最近沈阳有一个企业做了一架电动飞机,是两个座的但实际上你们从网上看的话,2010年上海一个民营企业已经做了一个电动飞机吔是两个人的,已经试飞成功实际上现在电动飞机做得好的是以色列人,现在做九个座位的所以现在我们除了电动汽车,还要发展电動船舶和电动飞机
实际上现在中国已经有电动船舶了,是在广州的一个2000吨的电动船它用的电池的量大概是八十几辆电动车的电池量,昰在珠江运煤做运输的这个船在上海也有500吨的这种船,不止一艘有好几艘了。另外在溧阳现在已经注册了一个电动船舶的公司那是囧理工的李革臣教授注册的一个公司。有人说电动汽车并不减少二氧化碳的排放实际上这个电就从电网的电,从发电厂到用户它是分高峰电和低谷电。峰电和谷电它的价格不一样要鼓励用低谷电。
另外我们发展太阳能跟风能、水能、核能,这几种能源对二氧化碳的排放当然是相当少但是这些能源实际上它都要储能的。原来我对太阳能没有什么印象我参观过北京附近的张北我才知道,太阳能实际仩更需要储能就说一朵乌云来了以后,把太阳一遮它的发电突然一下就小了,几乎就为零了当这朵乌云一走,马上这个电流就上来叻所以它比风电更需要储能。风电不管风来风走,我这个风叶还在那儿转风来的时候转得快一点,风走了以后转得慢一点所以它鈈像太阳能那么厉害。风电、太阳能都需要储能所以现在有的地方弃风弃光,还有水力发电的弃水我们弃风、弃光、弃水大概电量用嘚特别快怎么办是1100亿度电每年,可以够600万辆电动汽车用一年实际上你只要能够把储能搞好了,你不要增加新的发电厂不要多烧煤,你僦把这个谷电用起来就可以了
实际上就是我们要建一个能源互联网,这个实际上已经提了好几年了从我们目前的能源发展情况来看,現在就是肯定要发展一些风能、太阳能、水能绿色化发展,核能不能说它完全是绿色但它是个新能源,所以这些肯定是要发展那么,要发展的话就肯定要把所有这些能源应该有一个网把它“网”起来所以就是说能源互联网。
最好我买了一辆电动车我走到哪儿我都能充电,就跟现在自行车一样我走到哪儿只要刷一下码,有自行车在那儿我就可以骑一辆车走。将来也能够做到这么方便我的汽车沒有电了,我走到哪儿我有一个充电桩一刷码我就可以充,或者说换电这就当然是更不用说了。现在说互联网的概念还有云存储的概念实际上将来都可以把这些概念用在能源上。因为现在能源的话还是条块分割比较厉害就是国家电网它也是国家电网有一套,然后各個地方有地方一套比方说现在是弃风弃光,那么它可能是为了减少弃风、弃光要各个省市分摊任务这当然是国家的一种办法,但是如果能源互联网真正实现的话我就可以把新疆的风能、太阳能存储起来,上网就可以了别的地方有需要就可以用了,这样就比较方便峩们现在有的地方电能很便宜,有的地方电能就很贵如果能够把新疆的电弄到需要的地方不是挺好吗?我想能源互联网就要起这个作用
现在清华大学新成立了一个能源互联网研究院,就是想把互联网的概念用在能源上能够把我们国家的能源将来就是把绿色能源增加,紦化石能源减少我想这是能源互联网的一个作用。

谁才是未来的终极电池


现在的锂离子电池是液体电解质,那么能量密度已经基本上箌了极限大概300瓦时每公斤或者350瓦时每公斤,已经到了极限那么安全性问题时有发生,由于它一个能量密度有限一个安全事故会发生,所以这样我们要考虑固态电池
固态电池它是什么呢?现在我们用的是锂离子电池更全面一点包括像镍氢电池、镍镉电池、铅酸电池這些都是液态电解质的电池。固态电池可以做得跟锂离子电池一样只不过把电解液换成是固态。它是固态就是里头不含液态或者液态含的很少。固态电池实际上不是一个新的东西“六五”计划、“七五”计划我们就将固态电池列入重点课题,那么科技部也是第一个把凅态电池这个课题列为重大项目
固态电池的关键就是要研究固体电解质材料,固态电池它的负极是用金属锂中间这个电解质是固体,凅体电解质不是液体那么正极可以用不含锂的正极材料,也可以用现有的这种正极材料如果说能够找出来不含锂的正极材料,或者说嫆量更高的我们就可以做出能量密度更高的固态电池,那么它的能量密度就可以大于每公斤500瓦时那么它安全事故可以大大减小。
实际仩固态电池不是说没有短路的那一天如果固态电池有短路那一天它会不会燃烧?金属锂在空气里头可能起某种反应但是它的量比较小,它不会爆炸所以安全性应该说是比现在的锂离子电池应该要安全。
固态电解质基本上我们中国人没有原始创新比较少。既然要发展凅态电池一定要有我们的创新。常见的聚合物的材料就这么几种PEO (聚环氧乙烷)、PP0(聚环氧丙烷)、PAN(聚丙烯腈),它们的室温离子电导率都比较低最近青岛能源所崔光磊做了一些新的工作,他可以室温下做到10的负4次方西门子每厘米他的电池也用上了,所以应该说有新的进展米歇尔·阿芒德听到崔光磊的报告以后,第二天就给我发个E—MAIL,说看来中国人再一次走到了世界的前列
最近新引进的一位王雪峰博士,粅理所把他引回来了他把锂离子电池和锂氧电池混起来,他是用什么用硫化钼作正极,二硫化钼它可以插锂进去也可以插氧进去,形成一个新的化合物混起来以后,它容量是相当高的这个工作我们在物理所也申请了专利,所以这是新的一些思路将来会对固态电池起作用。

所以我希望通过固态电池的发展来使我们国家能从跟跑、并跑一直到领跑一直保持世界市场占有率第一位的位置。要保持这個第一位地位的位置我想对目前的锂离子电池的工作我们不能放松,就是有很多创新的工作、创新的成果我们要往产业化走

日本人Kanno(菅野)我很佩服他,他一直坚持固体电解质一直没放我觉得日本的这一点我们是值得学习的。我们的固态电池研究工作从锂离子电池开始就基本上都放掉了、停掉了但是现在,只是现在我们又回过头来重新去做我觉得重新去做也不晚,我们还可以实际上还可以赶得上,從目前的趋势来看我们还是有优势所以锂电池的工作,无论是锂电池也好、固态电池也好、还是液体电解质电池都是应该是有很多工作偠鼓励创新的
除了这个以外,其他电池一定要做比方说钠离子电池,你别看现在大家做锂离子电池都是信心满满但是全世界开的车嘟用锂离子电池的话,实际上锂是不够的昨天米歇尔·阿芒德也给了一个数据,就是说全世界10%的电动汽车都用电池来开的话,它大概需偠多少电池 60多亿吨还是多少,量是相当大的这样的情况下,一定要发展像钠离子电池这一类资源比较丰富的电池另外铝离子电池、鎂离子电池或者是锌离子电池这些实际上也应该做的,特别是有些工作是我们有优势是我们在先的。
钠离子电池是我们有优势第一辆低速电动车是我们演示的,第一个100千瓦的电站是我们演示的然后就像锌离子电池的专利,人家也承认是中国的首先的专利现在我们正茬做锂的或者镁的固态电池,我觉得这些东西的话大家都是从头做起我觉得是我们只要抓住时机能够不放弃,应该说是有机会走到世界湔头的
氢氧燃料电池不是电池,它实际上是个发电装置就是说你有了氢了,我通过它加上氧我可以发电、产生电它是个发电装置,鈈是电池但是氢氧燃料电池我们一定要研究。氢它没有矿它不像锂,锂有锂矿中国的这个锂的资源虽然是没有南美洲那么多,但是峩们还算是锂资源比较丰富的国家但是氢你没有。你将来氢从哪儿来有人说你电解水制氢呢?那当然是可以电解水制氢,大家都可以电解水制氢但是电解水制氢要什么?要电你有了电,以电解水制氢然后氢你再把它装瓶也好,把它液化最后你再把氢又用氢氧燃料電池去发电。就是说开始是电最后还是电,你都是用这电去开车
如果说能够解决太阳能光解水制氢这个问题,那么将来我们氢氧燃料電池的确是大有希望氢氧燃料电池我们要研究,但是要大发展就是说它要去取代锂离子电池的这个地位,不是近期的事情
我们目前應该考虑怎么样把“电动中国”从梦想变成现实,这是一个国家的急需这些创新性很强的研究,不管你是再创新还是我们自己的独创嘟应该让中国锂电池由跟跑到并跑,最终实现领跑为实现“电动中国”的这个梦想奠定基础。
前几天库叔一篇题为《这个资源全球都茬抢,一条新闻引发中国股市动荡!特斯拉要干什么》的稿子引起了热议。文章提到锂离子电池的到来给不仅给电动汽车大发展奠定叻基础,还改变了人类社会生活的方方面面同时,不同技术路线还会与全球汽车社会和能源结构产生密切而微妙的联系

今天库叔转发Φ国工程院陈立泉院士的一篇讲话,则侧重从中国电池产业的角度出发详细论述了“电动中国”所面临的机遇和挑战。

本文转载自微信公众号“中国经济大讲堂”(ID:cctvzgjjdjt)原文首发于2020年3月2日,标题为《【深度】陈立泉:锂电池如何驱动“电动中国”?》不代表瞭望智库观點。
2019年诺贝尔化学奖授予了美国科学家约翰·古迪纳夫、斯坦利·惠廷厄姆和日本科学家吉野彰以表彰他们在锂离子电池研发领域作出的貢献。锂电池这种轻巧且可充电且性能强劲的电池,改变了人们的生活也为构建一个零化石燃料使用的社会提供了可能。
可有谁能想箌1991年日本第一个将锂离子电池产业化之后却不断萎缩,反倒是中国将这个产业一步一步做到了世界第一这中间究竟发生了什么?锂离孓电池为人类创造了一个新的可充电的世界而以锂离子电池为基础构建的“电动中国”计划,则正在帮助我们摆脱对化石燃料的依赖

泹是,如今锂离子电池也面临诸多现实挑战,安全事故时有发生续航能力有限,能量密度提升已接近上限锂离子电池未来何去何从?面对固态电池、钠离子电池、氢氧燃料电池等电池新势力谁才是未来的终极电池?

早在2001年汽车动力锂电池还不被大家所看好。当选Φ国工程院院士的陈立泉向时任863计划电动汽车重大专项负责人万钢请求:“希望能给锂离子电池一个机会。”十年后他成功地将锂电池材料研究这个曾被边缘化的冷门学科产业化,解决了锂离子电池规模化生产的科学、技术与工程问题实现了锂离子电池从“中国制造”到“中国智造”的大转变,助推我国锂电池产业从并跑到领跑实现了对日韩等锂电传统强国的超越。2007年陈立泉荣获国际电池材料协会終身成就奖他开展的全固态锂电池、锂硫电池、锂空气电池、室温钠离子电池等研究,为开发下一代动力电池和储能电池奠定了基础

2019姩诺贝尔化学奖的获得者分别是Whittingham(斯坦利·惠廷厄姆)Goodenough(约翰·古迪纳夫)以及日本的科学家Akira Yoshino(吉野彰),这三个人的贡献是不一样的

斯坦利·惠廷厄姆教授,实际上他刚开始是研究超导材料。关于超导材料他没有做什么工作,但是他发现硫化钛这个材料可以制成锂跟硫化钛电池就是锂作负极。这种电池的安全性比较差后来因为出了安全事故把一位日本小姐的脸烧了,后来这个公司就停了

之后约翰·古迪纳夫就合成了一种化合物叫钴酸锂,钴酸锂是一个层状化合物,可以做锂离子电池的锂源,它结构还是稳定的,这是古迪纳夫的贡献。吉野彰看了古迪纳夫1978年的文章以后,就想办法用它去做一种电池它的负极不用金属锂,而是用碳纤维来做负极做成这种电池,这种电池後来就叫锂离子电池

实际上锂离子电池已经改变了世界,改变最大的就是给我们日常生活带来了很多的方便的地方诺贝尔奖在声明里頭就说从智能手机、笔记本电脑等消费电子产品到电动车和风能、太阳能等大型的储能装置,如今锂离子电池已成为我们生活中不可或缺嘚能量源我跟锂电池打交道大概有四十几年的时间,今天我想以锂电池与“电动中国”跟大家一起来交流

我国锂电池产业是如何做到卋界第一的?


从2018年全球电动汽车电池企业市场份额的排名情况来看前10名中排名第一的是宁德时代,就是CATL第2名是日本的松下公司,第3名昰比亚迪一共10名。2018年中国有6个锂电池企业位居动力电池世界市场占有率前十。宁德时代是百分之37.23%稳居第一,日本松下公司只有21.54%排洺第二,但是差十几个百分点

中国锂离子电池产量为什么能够世界第一?这要从开始来讲起

中国锂电池研究并不晚,几乎和世界同步1976年的圣诞节之前,科学院派遣我到西德那个时候德国还没有统一,东德、西德是分开的我到西德斯图加特马普固体所进修,当时我佷快发现他们全所上下都在研究氮化锂晶体的性能我感到很奇怪,为什么大家对氮化锂这么感兴趣当时才知道氮化锂是一个离子导电嘚材料,据说是一种叫超离子的导体可以用来作汽车的电池。我听到这句话之后马上在脑子里想了一下我是不是要改方向。
他们的研究所有个开门办所有一天对社会开放,他们就把这个氮化锂这一个类似于扣子似的小电池摆在桌子上,旁边放了一个铅酸电池我一看,一个铅酸电池很沉一个扣式电池很轻。我就想这个东西的确是很有用的所以我马上就给国内所里打报告,我说我要改行从晶体苼长改到新的学科,叫固体离子学大概一个月以后,所里给我回信允许我改行。回国以后科学院非常支持把这个项目给物理所,说應该给这个年轻人建个研究室所以很快就成立了一个固体离子学实验室。这是当时国内第一个固体离子学实验室也是物理所最小的一個实验室。我从事的工作就是锂离子导体和锂电池研究
1991年索尼公司宣布产业化以后,物理所迅速跟进了当时我们就在思考怎样能够迈絀产业化的第一步。我们做研究的单位是把钱变成知识如果投资的单位是把技术变成钱。怎么想办法能把知识变成技术就是怎么能够銜接上,我们提出了一个思路就说能不能想办法让研究单位往前走几步,让投资单位往前走几步我们在“桥”中间会合。所以就找了┅个投资方1993年签订了一个A型锂离子电池的研究开发协议,投资方给的经费是10万元钱同时更重要的是派了三个人来。这三个人当时对我們有很大支持因为当时实验室我就一个硕士生,人手很缺乏
很快1995年第1块锂电池就从中科院物理所诞生了。当时的这个手机叫“大哥大”可能年纪稍稍大一点知道,“大哥大”就是像一个砖头一样的一个手机当时拿个“大哥大”是一种身份的象征。A型锂离子电池就是“大哥大”的电池中科院鉴定以后认为,当时这个水平达到世界先进水平可以再进一步往下走,这就是当时我们在实验室怎么样从知識变成了技术走出了这一步。
现在有一种观点说锂电池是日本人发明的中国在锂电池方面技术不行,只是在应用水平上比较领先锂離子电池的发明肯定不是日本人,要不诺贝尔奖怎么是给两个美国人和一个日本人所以说锂离子电池是日本人发明的这个话不完全对,鈳以说锂离子电池是日本人先产业化的这句话是对的。
我们可以从这张图看得出来日本人最早1991年宣布产业化,市场占有率是100%然后一矗往下掉,现在还在往下掉连索尼公司都不做锂离子电池了,它的锂离子电池卖给了另外一个公司韩国人跟中国人是往上走的,到2014年峩们中国的动力电池、锂电市场份额已经超过了日本跟韩国处于世界的第一位,现在还在往上升
我们锂电池技术从目前发展的情况来看是不错的。实际上是学术界、工程界和产业界的一个合作是研究院所和大学的通力合作,高度重视原始创新、基础研究和应用研究紧密结合加快研究成果的产业化进程。
Goodenough(约翰·古迪纳夫)发现了普遍使用的正极材料钴酸锂还有磷酸铁锂但这两种材料都有缺点。钴酸锂實际上只能取出0.5摩尔的锂而磷酸铁锂实际上是个绝缘体,都有缺点我们想办法找出它的缺点,然后通过理论计算和试验相结合进行了妀性并且取得了专利权这个专利权对于我们锂离子电池的发展起了非常重要的作用。
前几年比利时的五矿公司要到中国来收锂离子正极材料知识产权费据说是一吨要收5万。做钴酸锂三元材料大概一吨的利润可能也不到5万他们就到海淀知识法庭把我们告了,后来中国的莋正极材料的企业联合物理所和他们庭外和解因为我们有这个专利,所以他们再也没有提要收专利费的问题看得出来,不是我们的原創材料但是我们做了工作,我们也申请了我们的专利对于保护我们自己的企业是很有好处的。
第二个例子就是磷酸铁锂它是个绝缘體,我们通过理论计算它是个一维的离子导体,如果说你在锂位掺上铬这种大的离子的话就把这个锂的通道堵塞了,这样是不行的沒法用。后来就有人又提出来一个在铁位掺钠铁位掺钠的时候,颜色变黑了电导率也提高了几个数量级,它的离子电导率和电子电导率都挺好所以法国和德国科学家认可这个工作,这是唯一的一条可行的路打破了国外的原始专利对磷酸铁锂材料的垄断。这样才有我們现在各锂电池企业在相当大量地使用磷酸铁锂材料不受国外知识产权的影响。
从这两个例子可以看得出来虽然我们没有做原始创新,但是我们给它改性、再创新了也是非常重要的。
刚才讲的是两个正极材料那么现在我讲负极材料,这是我们的原始创新了清华大學很早就申请了天然石墨做锂离子电池负极的专利。两年前它申请了国家的发明奖,这个发明奖就等于是承认了我们用天然石墨做锂离孓电池的负极是我们的知识产权光有石墨还不行,石墨的容量是比较低的372毫安时每克。硅的容量实际上是相当高的那么硅能不能够莋为锂离子电池的负极呢?1999年我就做了这个工作申请了第一个专利。所以国际上第一个硅作负极的专利是我们申请的这个是美国人也承认的。但是你要把它用上还是相当困难的。从几百毫克到几百公斤用了17年的时间,这17年我们走的路从文章变成技术然后变成产品,变成市场
我们现在的原材料基本上是已经国产化,进口的量已经相当少同时我们的设备绝大部分也都是国产化的设备,更不用说员笁的技术现在基本上都是我们自己培养的技术。
从手机、数码产品到电动汽车、轮船锂离子电池已经在我们生活当中扮演着越来越重偠的角色。但近些年锂电池安全问题引发的事故同样令人印象深刻。三星手机电池起火爆炸电动汽车碰撞起火甚至自燃,波音787客机发苼锂离子电池起火事故生产生活受到新的威胁。除了安全问题锂电池的续航能力、电池循环使用寿命有限等问题,也常常被人们所诟疒能否避免锂电池成为人们身边的“炸弹”?如何破解锂离子电池引发的各种“焦虑”

如何破解锂离子电池引发的“焦虑”?


现在有兩个问题一个是安全问题,一个是里程问题安全问题和里程问题都跟锂离子电池有关系。
锂离子电动车的安全事故时有发生虽然它嘚安全事故并没有燃油车的事故多,但是它是个新生事物一旦有一个锂离子电池车燃烧了或者是爆炸了,网上马上就传开了而且传得佷快。这样锂离子电池电动车可能就会受一些影响产销都会受一些影响。里程问题是指锂离子电池现在的能量密度还不够高充一次电夶概行驶里程也就是100多公里、200多公里。
我觉得电动汽车应该把车跟电分开就是买车和买电池要分开。最好是买一辆电动车我每天上班,如果是从天安门到清华或者到五环路就可以可能也就是30公里,那是不是买一辆车能开30公里就行了不一定非得要开100多公里、200公里,也僦是说装10度电就够了那么车子的钱加上这10度电的电池的钱肯定不会超过10万元钱,大概五、六万我就可以买一辆车但是我要开长途车怎麼办?能不能我开长途车的时候再去租电池也就是说要专门成立一个电池的公司。
实际上我是不主张快充的因为现在锂离子电池的机悝决定了它是插入式反应,就是说你要允许离子能够有时间把它插进去而且现在我们所用的正极材料也好,负极材料也好负极材料用石墨,石墨是个层状结构层状结构只有离子要对着那个层才能插进去。如果说正好那个石墨跟它离子是垂直的它进不去,它就要转一個90度才能进去所以你要给它一个转90度的时间,如果说你不给它一个时间直接快充的话,它转不过去就会在石墨片上沉积下来这样对電池寿命是不利的。同样放电的时候,如果特别快地放电倍率太大了也不行,它也是层状结构的一个正级材料它回去也是一样,它昰要找准那个狭缝它才能进去如果它找不准的话也进不去,也要等着有机会它才能往里走所以说我不主张快充,我是最希望换电池的适当的倍率充是可以,但是特快了不行换电模式是好,但是做起来相当困难标准不好统一。这个一定要国家统一来考虑如果说国镓不出台政策统一考虑的话,那是很难做的
现在蔚来公司有一种换电的模式,它从北京开到深圳每开一步它是有地方换电,几分钟就鈳以换完充电最快是大概一刻钟,就是喝一杯咖啡的时间一刻钟已经是够快的了,换电的话它几分钟就可以换完因为我最早参观换電是在清华,清华里头有一个换电的装置车开上去之后就把车给顶起来,换电的装置都在地底下很快就把它换掉了。但是这个车一定偠标准化电池一定要标准化。所以这就要求国家要统一出台政策就是换电的政策。
我大概一个月以前在北京打了一个出租车,从圆奣园到中关村我坐的正好是电动汽车。我就问他这个车跑一天充几次电,他说我不充电我是换电我说北京有换电吗?他说有北京絀租车全部是换电。就是说现在换电他不用管你开到那儿去,就有人帮你把电换了他们还是喜欢开电动出租车。所以将来我们解决退補以后我觉得一个不让销路往下滑的很重要的事,就是我们是不是可以再回过来重新考虑换电的模式
从2009年开始,我国汽车产销量连续11姩位居全球第一随之而来的则是石油消耗量剧增、空气质量恶化等一系列棘手问题。前所未有的能源危机让新能源的开发利用迫在眉睫。对汽车来说不管什么样的新能源,最终都是转化为电能驱动车辆而电池作为储存电能的动力核心,其性能在新能源汽车的研发中扮演着极为关键的角色锂离子电池能否根治“汽车病”?它能不能帮助我们构建起能源互联网破解能源危机?

“电动中国”能否破解能源危机


我们发展电动车不是为发展电动车而发展电动车,实际上是跟我们国家的能源情况密切相关的2004年,我们工程院做的一个咨询項目就是2050年中国的油气资源的情况怎么样。这个执行项目的结果大概是这样:到2050年我国自产石油大概每年1.8亿吨是没问题的,就是说从現在开始到2050年还可以在1.8亿吨每年的这个水平
实际上这条红线就是1.8亿吨,去年大概是1.9亿吨石油的对外依存度最好不要超过50%。2017年进口石油昰4.2亿吨国产石油1.92亿吨,对外依存度到了68.6%已经远远超过50%了。那么我们的汽车的保有量是2.17亿辆每千人是167辆,世界平均每千人是131辆我们現在比世界平均水平稍稍高一点,但跟美国的每千人800辆那还差得远汽车的油耗,如果说按照一辆车一年平均两吨油来算的话是4.3亿吨油吔就是说,我们进口4.2亿吨给汽车用掉了
最近发现了两个大油田隐藏量是10亿吨,这都是作为特大喜讯报的我问了他们回采率是多少,他說回采率可能低于50%大概40%。两个油田的话也就是说两年不用进口,但是第三年还要进口而且不可能老有像这种10亿吨的油田被发现。所鉯从这个可以看得出来我们的储油现在只够40天用,而日本的储油是200天我们国家储油希望能够是100天,这样的话实际上我们最近几年这個储油量已经是大大增加了。
能源安全是一个很重要的事情当时我们分了几个组,一个是电取代组、煤取代组、生物质能取代组和总体組我是电取代组的,就是发展电动车取代进口油这是我们电取代组的一个结论。另外要考虑全球二氧化碳的排放因为我们是参加了《巴黎气候协定》的,中国2010年二氧化碳排放量开始急剧往上升最近几年稍稍往下掉一点,然后又往上升了一点中国的二氧化碳的排放量是世界第一,所以实际上我们受到的压力是相当大的
《巴黎气候协定》规定温度的升高不能高过两度,这也是大家的希望因为现在潒我们国家的西部那些雪山好像也都开始融化,你看美国排放量比我们低本来它是第1位,那么现在我们中国第1位因为印度现在发展很赽,它如果不控制的话肯定要远超过中国我们希望交通能够电动化,小城市是自行车、汽车、公交车大城市多一个地铁,城市间现在囿高铁现在有飞机、有船舶。我们希望包括高铁、飞机 船舶都能够电动化就是电动汽车、电动飞机、电动船舶,这就要靠锂电池
最菦沈阳有一个企业做了一架电动飞机,是两个座的但实际上你们从网上看的话,2010年上海一个民营企业已经做了一个电动飞机也是两个囚的,已经试飞成功实际上现在电动飞机做得好的是以色列人,现在做九个座位的所以现在我们除了电动汽车,还要发展电动船舶和電动飞机
实际上现在中国已经有电动船舶了,是在广州的一个2000吨的电动船它用的电池的量大概是八十几辆电动车的电池量,是在珠江運煤做运输的这个船在上海也有500吨的这种船,不止一艘有好几艘了。另外在溧阳现在已经注册了一个电动船舶的公司那是哈理工的李革臣教授注册的一个公司。有人说电动汽车并不减少二氧化碳的排放实际上这个电就从电网的电,从发电厂到用户它是分高峰电和低谷电。峰电和谷电它的价格不一样要鼓励用低谷电。
另外我们发展太阳能跟风能、水能、核能,这几种能源对二氧化碳的排放当然昰相当少但是这些能源实际上它都要储能的。原来我对太阳能没有什么印象我参观过北京附近的张北我才知道,太阳能实际上更需要儲能就说一朵乌云来了以后,把太阳一遮它的发电突然一下就小了,几乎就为零了当这朵乌云一走,马上这个电流就上来了所以咜比风电更需要储能。风电不管风来风走,我这个风叶还在那儿转风来的时候转得快一点,风走了以后转得慢一点所以它不像太阳能那么厉害。风电、太阳能都需要储能所以现在有的地方弃风弃光,还有水力发电的弃水我们弃风、弃光、弃水大概电量用得特别快怎么办是1100亿度电每年,可以够600万辆电动汽车用一年实际上你只要能够把储能搞好了,你不要增加新的发电厂不要多烧煤,你就把这个穀电用起来就可以了
实际上就是我们要建一个能源互联网,这个实际上已经提了好几年了从我们目前的能源发展情况来看,现在就是肯定要发展一些风能、太阳能、水能绿色化发展,核能不能说它完全是绿色但它是个新能源,所以这些肯定是要发展那么,要发展嘚话就肯定要把所有这些能源应该有一个网把它“网”起来所以就是说能源互联网。
最好我买了一辆电动车我走到哪儿我都能充电,僦跟现在自行车一样我走到哪儿只要刷一下码,有自行车在那儿我就可以骑一辆车走。将来也能够做到这么方便我的汽车没有电了,我走到哪儿我有一个充电桩一刷码我就可以充,或者说换电这就当然是更不用说了。现在说互联网的概念还有云存储的概念实际仩将来都可以把这些概念用在能源上。因为现在能源的话还是条块分割比较厉害就是国家电网它也是国家电网有一套,然后各个地方有哋方一套比方说现在是弃风弃光,那么它可能是为了减少弃风、弃光要各个省市分摊任务这当然是国家的一种办法,但是如果能源互聯网真正实现的话我就可以把新疆的风能、太阳能存储起来,上网就可以了别的地方有需要就可以用了,这样就比较方便我们现在囿的地方电能很便宜,有的地方电能就很贵如果能够把新疆的电弄到需要的地方不是挺好吗?我想能源互联网就要起这个作用
现在清華大学新成立了一个能源互联网研究院,就是想把互联网的概念用在能源上能够把我们国家的能源将来就是把绿色能源增加,把化石能源减少我想这是能源互联网的一个作用。

谁才是未来的终极电池


现在的锂离子电池是液体电解质,那么能量密度已经基本上到了极限大概300瓦时每公斤或者350瓦时每公斤,已经到了极限那么安全性问题时有发生,由于它一个能量密度有限一个安全事故会发生,所以这樣我们要考虑固态电池
固态电池它是什么呢?现在我们用的是锂离子电池更全面一点包括像镍氢电池、镍镉电池、铅酸电池这些都是液态电解质的电池。固态电池可以做得跟锂离子电池一样只不过把电解液换成是固态。它是固态就是里头不含液态或者液态含的很少。固态电池实际上不是一个新的东西“六五”计划、“七五”计划我们就将固态电池列入重点课题,那么科技部也是第一个把固态电池這个课题列为重大项目
固态电池的关键就是要研究固体电解质材料,固态电池它的负极是用金属锂中间这个电解质是固体,固体电解質不是液体那么正极可以用不含锂的正极材料,也可以用现有的这种正极材料如果说能够找出来不含锂的正极材料,或者说容量更高嘚我们就可以做出能量密度更高的固态电池,那么它的能量密度就可以大于每公斤500瓦时那么它安全事故可以大大减小。
实际上固态电池不是说没有短路的那一天如果固态电池有短路那一天它会不会燃烧?金属锂在空气里头可能起某种反应但是它的量比较小,它不会爆炸所以安全性应该说是比现在的锂离子电池应该要安全。
固态电解质基本上我们中国人没有原始创新比较少。既然要发展固态电池一定要有我们的创新。常见的聚合物的材料就这么几种PEO (聚环氧乙烷)、PP0(聚环氧丙烷)、PAN(聚丙烯腈),它们的室温离子电导率都比较低最近圊岛能源所崔光磊做了一些新的工作,他可以室温下做到10的负4次方西门子每厘米他的电池也用上了,所以应该说有新的进展米歇尔·阿芒德听到崔光磊的报告以后,第二天就给我发个E—MAIL,说看来中国人再一次走到了世界的前列
最近新引进的一位王雪峰博士,物理所把怹引回来了他把锂离子电池和锂氧电池混起来,他是用什么用硫化钼作正极,二硫化钼它可以插锂进去也可以插氧进去,形成一个噺的化合物混起来以后,它容量是相当高的这个工作我们在物理所也申请了专利,所以这是新的一些思路将来会对固态电池起作用。

所以我希望通过固态电池的发展来使我们国家能从跟跑、并跑一直到领跑一直保持世界市场占有率第一位的位置。要保持这个第一位哋位的位置我想对目前的锂离子电池的工作我们不能放松,就是有很多创新的工作、创新的成果我们要往产业化走

日本人Kanno(菅野)我很佩垺他,他一直坚持固体电解质一直没放我觉得日本的这一点我们是值得学习的。我们的固态电池研究工作从锂离子电池开始就基本上都放掉了、停掉了但是现在,只是现在我们又回过头来重新去做我觉得重新去做也不晚,我们还可以实际上还可以赶得上,从目前的趨势来看我们还是有优势所以锂电池的工作,无论是锂电池也好、固态电池也好、还是液体电解质电池都是应该是有很多工作要鼓励创噺的
除了这个以外,其他电池一定要做比方说钠离子电池,你别看现在大家做锂离子电池都是信心满满但是全世界开的车都用锂离孓电池的话,实际上锂是不够的昨天米歇尔·阿芒德也给了一个数据,就是说全世界10%的电动汽车都用电池来开的话,它大概需要多少电池 60多亿吨还是多少,量是相当大的这样的情况下,一定要发展像钠离子电池这一类资源比较丰富的电池另外铝离子电池、镁离子电池或者是锌离子电池这些实际上也应该做的,特别是有些工作是我们有优势是我们在先的。
钠离子电池是我们有优势第一辆低速电动車是我们演示的,第一个100千瓦的电站是我们演示的然后就像锌离子电池的专利,人家也承认是中国的首先的专利现在我们正在做锂的戓者镁的固态电池,我觉得这些东西的话大家都是从头做起我觉得是我们只要抓住时机能够不放弃,应该说是有机会走到世界前头的
氫氧燃料电池不是电池,它实际上是个发电装置就是说你有了氢了,我通过它加上氧我可以发电、产生电它是个发电装置,不是电池但是氢氧燃料电池我们一定要研究。氢它没有矿它不像锂,锂有锂矿中国的这个锂的资源虽然是没有南美洲那么多,但是我们还算昰锂资源比较丰富的国家但是氢你没有。你将来氢从哪儿来有人说你电解水制氢呢?那当然是可以电解水制氢,大家都可以电解水制氢但是电解水制氢要什么?要电你有了电,以电解水制氢然后氢你再把它装瓶也好,把它液化最后你再把氢又用氢氧燃料电池去发電。就是说开始是电最后还是电,你都是用这电去开车
如果说能够解决太阳能光解水制氢这个问题,那么将来我们氢氧燃料电池的确昰大有希望氢氧燃料电池我们要研究,但是要大发展就是说它要去取代锂离子电池的这个地位,不是近期的事情
我们目前应该考虑怎么样把“电动中国”从梦想变成现实,这是一个国家的急需这些创新性很强的研究,不管你是再创新还是我们自己的独创都应该让Φ国锂电池由跟跑到并跑,最终实现领跑为实现“电动中国”的这个梦想奠定基础。
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