全球最资讯丨WNEVC 2022 | 中国科学院物理研究所研究员李泓：交通储能技术体系

由中国科学技术协会、北京市人民政府、海南省人民政府、科学技术部、工业和信息化部、生态环境部、住房和城乡建设部、交通运输部、国家市场监督管理总局、国家能源局联合主办的第四届世界新能源汽车大会（WNEVC 2022）于8月26-28日在北京、海南两地以线上、线下相结合的方式召开。其中，北京会场位于北京经济技术开发区的亦创国际会展中心。

【资料图】

大会由中国汽车工程学会等单位承办，将以“碳中和愿景下的全面电动化与全球合作”为主题，邀请全球各国政产学研界代表展开研讨。本次大会将包含20多场会议、13,000平米技术展览及多场同期活动，200多名政府高层领导、海外机构官员、全球企业领袖、院士及行业专家等出席大会发表演讲。

其中，在8月26日举办的专题论坛：“交通与能源融合论坛”上，中国科学院物理研究所研究员李泓发表专题演讲。

以下内容为现场演讲实录：

尊敬的孙院士、严院士、各位能源和交通国家各司领导以及嘉宾朋友们上午好，非常感谢武院长邀请讨论能源交通融合，也是非常重要的命题。在科技部我们参与了储能和智能电网重点专项规划，这里涉及到先进电池技术。在考虑能源交通融合的时候，电池技术正好是交通和能源革命的一个支撑技术也是一个比较重要的融合点。所以今天跟大家来分享一下这方面的一些进展和考虑。

整体上来说，电池的应用范围非常广，除了最大的应用场景就是交通运输，第二是氢能源，还有其他很多应用场景，一直以来推动着各个行业发展，特别是四化当中的电动化这个方向。

能源中长期规划中增加了储能和氢能，相对上一个能源中长期规划，领导也指出了，发展可再生能源配套规模储能，发展各类电动汽车新能源汽车，以及相关的智能电网是优化能源结构保障能源安全，发展以新能源为主体的新型电力系统的国家战略。也是实现双碳重要的技术路径。

在储能方向，目前也公认是能源革命的关键支撑技术。对电力、能源系统的源、发、输、配、用都会起到重要的支撑作用。

另外储能技术，特别是电池技术也像5G通讯、新能源汽车、国家安全和工业节能方面的共性技术，发展先进电池类的储能技术也是国家的战略性重要新兴产业。国家储能电力系统中无论是源侧、网侧、还是负荷侧，在十三五、十四五都在安排支持源网储一体化的解决方案。通过电网技术和储能技术协调配合，实现对目前大规模的可再生能源接入消纳和支持能源转型，同时支持电动汽车发展。

目前在这个方向竞争非常激烈，特别是政府的，在欧洲、美国、日本、韩国2020年开始制定了各自国家的发展规划，主要重视原因是目前在中国生产了全球70%的动力电池和储能电池，也是各个领域的支撑技术。因此欧洲提出来2030年，欧洲本土生产的汽车电池90%来自于欧洲市场，支撑欧洲电动汽车发展。

美国也希望建立本土供应链，日本希望重振锂电池原来领先世界的格局，希望通过新一代固态电池发展能够扳回原来领先优势，希望2030面达到领先状态。韩国在2014年电池也是世界领先的，但是后来被中国超越了。目前也制定了2030发展战略K2030规划。他也希望通过各方面的支持，希望能超越中国。都是摩拳擦掌，希望在这方面来发展。我们在整体，通过持续的技术进步，目前电池的储能密度角度做到了300Wh/kg的水平，正好也是我们在2018年发布中国制造2025的时候定的目标。2020年我们做到300，2025年做到400，2030年做到500Wh/kg。科技部发布的各个项目都围绕这个目标支撑，无论是科技部还是工信部在具体执行。

目前在中国已经有2.5万家注册企业，非常庞大，这样的一些企业形成了全产业链的覆盖，围绕这些产业链形成了有效创新链，我们无论发表文章还是申请专利数量都达到世界第一。这是非常重要的，而且支撑领域也是全领域覆盖。

从交通方面要想支撑电动化需要发展动力电池。从能源需要发展储能电池，这两种电池核心指标就是差在循环寿命，储能方向我们期待着25年，每天一充一放循环寿命12000次，目前十三五科技部正好支撑项目做到了这点。后面希望做到25到30年，再次提高循环寿命到15000次，而我们一个100万公里的电动汽车，也就是2000、3000次就够了，所以循环寿命是差的。电站寿命25年到30年，整车15到20年，动力电池特别强调能量密度，希望追求长的续航力程，工作温区差不多。目前动力电池解决方案里，磷酸铁锂作为主打，作为正极。负极人造石墨和新一代纳米微负极，作为主要技术路线。储能方向目前85%的储能就是磷酸铁锂配人造石墨，目前看无论是动力还是储能共享了很多方面，包括上游资源。所以在研发方面，创新体系和创新能力是可以融合的。

产业链也在融合，标准化体系也有融合，大家都在推动智能制造，数字化碳足迹也在联合计算。

还有就是，通过电动汽车长续航，V2G协同，这也是一种用法。现在快充桩企业也在积极推动，城市里面通过光补充一体的快充，在交通能源上一直持续融合，我们利用中国积累产业链和创新链资源推动这方面的融合，继续发展电池技术。

目前锂离子电池还是用的液态电解质，它一直在进步，不是有新的技术出来就会颠覆的。里面有19种技术可以再次实施，提高现在液态电池的水平。目前磷酸铁锂动力电池做到180Wh/kg，目标是250 Wh/kg。在长续航的这种汽车，或者交通工具方面，现在已经开发了360Wh/kg高镍高硅混合动力工业电池，今年能够上车。

储能方面，目前从最先进水平做到15400，20年。但是大家还是希望减少安全隐患，希望电芯做到安全，再通过各种系统集成技术，提高系统安全，任意工况下，烂用情况下，不出现燃气爆炸各种事故，另外无论动力还是储能都希望有快充技术支撑，宽工作温区。我们现在通过新一代研发和导入，通过新的固态电池导入，可以拓宽工作温度范围。能量密度提升成本也会下降，制造流程会便捷化。

怎么实现这一目标？大家提出来通过一系列的材料创新，细节上不讲了，核心思路首先是改善现有材料，渐进式的变化很关键。第二是替代现有材料，有一些新的材料，导入到这个产业链去。另外就是材料之间的组合，综合满足各种应用场景。

一方面我们在推极限制造，使得在PPB量级上降低缺陷。另外整个一条3G瓦时产线700米长，希望简化前中后段生产工艺，提高良率。

目前一个公认方向就是发展固态电池，时间关系不详细说。核心想法就是用上不容易燃烧的固态电解制电池电芯容量可以做大，因为耐高温，冬天可以自加热系统替代现在的兼顾夏天冷却冬天加热这样一个比较难的平衡。

世界范围内，固态电池是其他国家想要向中国进攻的，竞争的一个期待的方向。像日本真的是举国体制，固态驱动电动汽车发展是他们举国体制，目前演示了一辆全固态电池汽车，在奥运会上。

美国想做高密度的电池，通过密度想要领先，韩国跟着日本，欧洲是在氧化物这块发展。我们中国因为有比较成熟的产业链，大家一直在思考怎么把固态电池的概念带到电池里面，兼容现有的大规模量产工艺，提出来聚合物、氧化物复合的方案，这个今年就能量产。

中国科学院物理所1976年就开始做全固态锂电池的开发，我们核心提出来原位固态化，因为最终想解决实现电解质与电极材料颗粒表面原子级接触，可以通过化学或电化学反应将液体电解质部分或全部转换为固体电解质综合平衡高能量。目前除了原固态化技术之外，还有其他的配套正极、负极、装备极等体系，这些体系带到电芯里，可以在正、负极侧全面提升解决方案。目前这样的技术已经在湖州形成了高能量密度动力基地，规划2Gwh。山东淄博基地和房山基地做汽车动力电池的发展。

磷酸铁锂固态储能电池，可以保证安全性循环性的要求。260Wh/kg，混合固液动力电池可以通过穿刺、热箱过充和挤压等方式，超过国标的安全测试。

交通领域需要锂离子电池，锂电是80%进口，镍是90%，钴是94%。2011年我们提出了钠元素电池，负极采用无烟煤解决方案，是我们在国际上第一个报道怎么调控结构的基础研究。这些发明获得了国际授权专利，锂离子电池正极、负极都是在中国和全球范围内，包括电池获得了专利授权，没有资源压力，这个事情非常重要。

它的性能能量密度软包做到140，它的主要优点在于能够支持快充，能度密度高，循环寿命6000次，再一个就是它的高温稳定性比较高，80℃的时候能够保持很好的循环，-40℃的时候能超过75%，这两点特别适合对标铅酸电池。

钠锂子电池放电到0伏转回来还能循环，运输过程中非常安全的，简单说没有资源压力也有较低的成本。

基于上述情况科技部支持各方面的储能技术，但是有30种重要的应用场景，更大的应用场景种类很多，但是核心的是能够在较短时间内快速完成能量存储。另一类就是4小时以内用的频率最高场景也多，超长时间解决一个地区连续没有风、没有光的情况。以新能源作为主体，超长时间，这是必须要有的。

所以都是在同步发展。针对每一种应用场景不可能同时有十几个技术支持，最后可能就是一两种同资源可持续性、经济性、安全性、可靠性寿命方面最后筛选出来。

另外现在电池技术除了本体技术之外系统集成方面也不断的推动，所以有智能传感技术、检测技术、在线测试分析等支撑技术推动整个储能技术向智能化方向发展。

整体的目标我们提出来，在2025年，科技上具备这个能力，支撑在未来高占比可再生能源装机，这个非常关键，现在太阳能在有些资源禀赋下可以做到1毛钱，寿命是20年，循环寿命1.5万次，安全可靠，GWh级规模储能技术，实现100%自主可控。

结合刚才我们讲的配套支撑电动汽车发展，确实交通能源在电池方向是非常好的一个事情。

我们为了继续推动这件事需要构造新一代产业链，包括新材料的开发，以及关键技术数字化这些都在科技部可以看到，我们在材料领域有两个重点专项，能源领域有新能源汽车，储能和智能电网和可再生能源以及一些支撑类的专项里面，我们国家没有整体做一个规划，是分布在不同的专项，共同支撑先进电池开发。

我们希望在未来围绕着先进电池技术打造一批专精特新企业，能够通过技术成为全球领先者。也规划了一个路线图，针对电动飞机、电动汽车以及长途电动船舶超长续航力高能量密度电池，考虑基于三原和新一代负极材料。

主战场乘用车就是磷酸铁锂、锰酸锂就可以了，大规模的储能可以通过钠离子，不同的解决方案再配以其他的超长时间储能解决方案，实现动力储能综合解决方案。以获得最高的技术经济性和可靠性，以及可持续发展的目标。

最后总结一下：在不断提升安全性、电化学性、智能控制技术以及降低成本的基础上，融合发展的新一代固态电池和钠离子技术，将会在资源最大化利用，能源转化储存利用和效力，和降低全生命周期碳足迹方面，支撑交通革命和能源革命展现出较强的综合竞争力。有利于同时支撑其发展。谢谢大家！

（注：本文根据现场速记整理，未经演讲嘉宾审阅）

关键词： 交通储能