您现在的位置是:首页>行业峰会>正文

行业峰会

【论坛回顾】陈立泉院士:海陆空全方位开拓动力电池应用新蓝海

佚名2024-09-22
陈院士在本次报告中提到,随着动力电池技术的不断进步,一幅覆盖海陆空全领域的动力电池应用新蓝图已经初具雏形,从陆地交通的电动化开始,到近几年火热的低空经济,再到电动船舶,面对动力电池产业的内卷现状,电动飞机和电动轮船等新兴应用场景的出现为行业带来了新的增长点。

photoplus

2024中国电池产业创新发展论坛暨能源学人产学研大会现场


“深圳对我来说是一个福地,50年前有机会从深圳到日本访问,改变了我人生的轨迹。”

在9月10日的2024中国电池产业创新发展论坛暨能源学人产学研大会上,中国工程院院士陈立泉道出了他与深圳的不解之缘。1974年大年初一,陈院士首次踏上深圳的土地,那时的深圳,还只是一片亟待开发的热土,远没有今日的繁华与喧嚣。之后,他从深圳赴日本访问一个月,发现中国科技离国际相差甚远,两年后陈立泉院士又赴德国从事晶体生长研究,发现超离子导体可应用于全固态锂电池,他随即转向固体离子学。回国后,他在物理所创立固态离子学实验室,推动学科建设和人才培养,倡导产学研结合,与企业共建中试线。历经波折,最终建成规模化生产线,实现锂离子电池的规模化生产。如今,中国锂电行业已实现从跟跑到并跑的跨越,正向着领跑全球的目标迈进。而深圳,也成为了全球瞩目的新能源高地。

陈院士在本次报告中提到,随着动力电池技术的不断进步,一幅覆盖海陆空全领域的动力电池应用新蓝图已经初具雏形,从陆地交通的电动化开始,到近几年火热的低空经济,再到电动船舶,面对动力电池产业的内卷现状,电动飞机和电动轮船等新兴应用场景的出现为行业带来了新的增长点。电动船舶的发展标志着绿色航运时代的到来,更重要的是,新的应用场景还为乡村振兴、解决城乡二元化问题提供了全新的思路。在农村地区,未来伴随着无人机、农耕地机器人等智能设备的广泛应用,农业生产效率将会得到显著提升。同时,这些智能设备还促进了农村物流体系的完善,使得农产品能够更快、更便捷地走向市场,增加农民的收入来源。因此,“电动中国”必然是未来的发展方向,在这个过程中,动力电池作为核心动力源,其重要性不言而喻。









01

深圳低空经济领跑全国

推动“电动中国”


交通的电气化是电动中国很重要的方面,包括电动汽车、电动火车、电动飞机、电动轮船,设备的智能化包括智慧城市、智慧乡村、智慧矿山,能源要低碳化,发展可再生能源,要发展储能,所以构建能源互联网,这就是当时我们工程院的任务。
图片49.jpg

21年国家首次提出发展“低空经济”,深圳市政府23年建设低空经济中心,写进了政府的工作目标,是全国第一个。作为全国低空经济第一城,引领全国低空经济发展领头羊具有很多条件,低空经济为国家的经济发展提供了新动力。十五五末低空经济对国民经济的贡献能够达到3到5万亿,成为新的经济增长引擎,现在把低空经济作为一个很重要的发展方向,电动航空就从低空经济开始来发展,因为我们的汽车是落后发,但是电动汽车起来了,已经领先了,由于我们领先,美国、欧洲、加拿大给我们使了很多绊子,现在航空落后,需要靠欧洲、美国的飞机,不能老靠人家,低空经济一发展可以发展自己的电动航空。

图片50.jpg

什么是低空经济呢?大家都很清楚,行业+航空的模式,林业+航空 、电力+航空 、公安+航空、旅游+航空、体育+航空,低空经济是实现乡村振兴的重要支点,也是地方发展的黄金产业。实现乡村振兴彻底解决城乡二元结构的矛盾,低空经济将起重要的作用。低空经济产业与乡村经济的关系,乡村振兴的重要支点是低空航空业,对地方来讲会发展成为黄金产业。国家层面对低空经济定义是2000米以下,很多地方是1000米,深圳是500米,各个地方不一样,通用飞机在新农村建设商务平台与快递物业体系的建设这些方面都将发挥重要的作用,无人机加快递产业可以实现全覆盖无人机投递,无人机加果园实现飞防植保全面管理,无人机加水产养殖业可以实现渔业智能化管理,乡村振兴在互联互通大数据平台和区域网络建设方面起了极大的创新作用。关键是修好低空天路,以乡村县域、省域为节点,通过5G通信、低空通信建立实时大数据平台。
深圳市低空经济的几个例子,无人机送血、无人机消防,深圳都是30、40层的高楼,如果着火了,无人机可以带着水管去处理。无人机演习、无人机救护,有人受伤马上给医院打电话,医院通过无人机过来给现场的人戴一个眼镜,医生就可以(指导)进行救援。空中出租车从蛇口附近20分钟就可以到达珠海,汽车则要2、3个小时。农村的低空经济eVTOL,农耕地机器人,无人机撒农药,无人机运送蔬菜水果,农村把低空经济的设备发展起来,农村和城市没有什么区别了,不是一个二元化的问题了,我最近这1、2年发现城市里面找工作不像以前容易了,原来在东莞找工作一天就可以找到,现在一个月也找不到,如果说不解决城市和农村二元化问题发展会很难。


02

eVTOL、电动船舶

是动力电池拓展应用的新蓝海


作为低空经济发展的主力,近年来国内eVTOL( Electric Vertical Take off and Landing )产业迅速成长。作为核心部件的动力电池,其性能成为推广应用的关键。
到2040年,全球eVTOL市场规模将超万亿美元,而中国将占据25%左右的市场份额,成为全球最大的城乡空中交通市场。eVTOL的兴起给电池企业提供了新的发展空间,电池厂商提前开拓这一新兴市场,有助于消化现有产能,并为未来技术升级和市场扩张奠定基础。
电池作为纯电动低空航空器的唯一动力源,其稳定性和可靠性至关重要。当前eVTOL电池技术面临的最大挑战,是在保证安全性的前提下提高能量密度和功率密度。电池生产厂商要积极与供应链伙伴开展合作,共同推动低空航空器电池技术创新,加速实现产品性能的最优化和成本的最小化,推动低空经济尽快市场化。

图片51.jpg

2024年6月份动力电池的产量大概是430GWh,同比增长51%,增长率相当高,动力电池的企业一方面积极挖掘电动船舶、低空经济新蓝海,打造新的增长极,另一方面逐步回归技术创新,提高电池的安全性和能量密度。
电动船舶用电量大,水运价格便宜,对环保也有好处。电动船舶发展非常快,今年增长超过25%,将为长江、珠江、大运河等实现电动化创造条件,最早的电动船舶是2017年,世界首艘2000吨级的电动船舶在广州南沙下水,安装的是2.4兆瓦时的锂离子电池,福建2020年宁德时代首艘可载200人的游船下水,还有山东出的自动化船舶。


03

全固态电池技术难点


发展“电动中国”唯一的动力是电池,我们的锂离子电池能量密度到了每公斤300多瓦时,我们希望通过原位固态化把能量密度提高。全固态希望每公斤500瓦时,液态到全固态技术难度还是相当大的,技术难度在哪儿?
第一,正极、负极和电解质之间的界面问题如何解决;第二,正极里面有活性材料、导电材料、聚合物等,这些材料之间有无穷多的界面,这些界面问题如何解决。
因此固态电池很重要的问题是界面问题,宏观界面、微观界面里面有很多问题需要解决,那么锂离子电池是否到头了?网上都说安全性解决不了,能量密度提高不了,我认为我们要发展固态电池不等于液态电池不要了,也要发展,液态电池是否能量密度到不了500?不是的,只要能够把集流体从平面变成三维的,能量密度就能提高。安全性是否完全不能解决呢?有科学家做了液态聚合物,一般聚合物变成液态要加有机溶剂,它不需要加任何有机溶剂,本身就是液态的。锂离子电池并不是到头了,国家为什么提出几十亿人民币来发展固态电池,包括硫化物、氧化物、其它聚合物的多元发展。

图片52.jpg

提高能量密度要用硅碳负极,现在的硅碳负极每克2000mAh,这是世界第一,国际水平1750,马斯克说他们做电池到了450,它负极是用的硅碳负极,但它的硅碳负极离我们的还有一段距离。除了硅碳负极以外,下一步需要用金属锂,不解决它的界面问题也是不可能的,锂枝晶会长出来穿过固态电解质,因为固态电解质也不是铁板一块。为了解决这个问题,我们提出来在金属锂涂一层氮化铜,就变成了氮化锂加铜,铜形成三维集流体,就可以解决这个问题。比如说南科大教授做的反钙钛矿材料,金属锂上面涂上这个材料,就可以解决固态电解质和正极的反应问题。
国家领导对固态电池非常重视,今年3月29号万钢主席视察卫蓝新能源,包括卫蓝新能源的领导都在当中。他去主要是了解什么是“原位固态化”,如果不原位固态化,把原来走的锂离子电池设备不要,能源不要,所以我们在原来的基础上不动锂离子电池,把它做成固态,原位固态化这条线是对的。

04

全固态钠离子电池的可能


现在大家都在做钠离子电池,是液态的,我们希望固态的很快出来解决安全性、能量密度等问题。我们也发现硫化物加氧之后一是安全,二是能量密度也会提高。我们实验室有一位从国外回来的,把这个实验做了出来,现在没有做纯,但是已经非常接近了,在室温下已经相当不错了。钠离子电池用处非常多,低速交通、规模储能都可以用,如果要解决城乡二元化问题一定要在农村发展低速交通,像电动二轮车、三轮车,来解决农村的交通问题,使得农村变成和城市一样。

图片53.jpg
2024年6月30日,大唐湖北100MW/200MWh钠离子新型储能电站科技创新示范项目一期工程建成投运。投产规模50兆瓦/100兆瓦时,所用钠离子电芯由中科海钠提供,这是目前全球最大的钠离子电池储能项目。钠离子电池储能商业化运行进入新的阶段。钠离子电池是新质生产力的典型代表,是我国建设新型电力系统的关键支撑技术和培育战略性新兴产业的重要方向。
(以上内容根据现场速记稿编辑整理,未经本人审阅)