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歐陽明高:要用綠電實現電池生產零碳排放

南方電網報發布時間:2022-07-26 15:50:51  作者:帥泉

  7月21日,2022世界動力電池大會在四川宜賓舉行。會上,中國科學院院士歐陽明高圍繞“中國動力電池產業高質量發展展望”進行了主題演講。本報整理其演講內容,有刪節。

  我就中國動力電池產業高質量發展作一個前瞻性展望,從技術角度談一下未來。我想,未來中國電池產業朝著低碳化、高端化、智能化三個方向發展。

  低碳化:材料制備節能降耗迫在眉睫

  中國電池產業已取得了飛速發展,現在面臨的問題是,關鍵材料制備低碳化發展迫在眉睫。動力電池的材料成本占到75%以上,而材料成本主要是能耗成本。比如,石墨負極每噸材料電費占比接近60%,811電池正極材料碳排放占電池生產排放的80%。所以,我們面臨的問題是能耗大、成本高、碳排放較嚴重。

  為改善這個問題,首先需要進行材料回收,節省資源、循環使用,并減少能耗、降低排放。我們現在有火法回收,下一步有濕法回收,再到物理回收,碳排放減少量會越來越高。最后靠什么?綠電。我們最終的目標是,通過綠電實現電池生產全生命周期的零碳排放。

  所以,目前中國動力電池的產業趨勢一定是向西部轉移。向著電池原材料和綠電豐富、人力成本低的地區轉移。所以,我把我的電池研發中心就設在宜賓。這里將是一個有大潛力的電池生產基地。

  高端化:瞄準全球動力電池創新制高點

  過去十年,中國動力電池創新突破,已經實現成本大幅度下降、競爭力大幅度提升。尤其是2018年以來,中國動力電池行業在電池結構創新方面引領全球。但還是面臨著安全方面的挑戰,安全事故時有發生。

  中國動力電池創新,要從電池結構創新逐步發展到材料體系創新——這是一個更加復雜、更需要時間積累的過程,但也是全球動力電池創新制高點問題。應該說,此前材料創新基本由國外主導。從時間軸看,我們的電池體系不斷豐富,今后十年還會經過三次技術變革,在兩三年之內鋰電池還會大幅度創新,2035年前會規模生產能量密度為500瓦時/千克的下一代電池。

  最值得重視的是全固態電池,其難度極大,關鍵技術需要全世界共同努力。目前,日本、韓國、美國在全固態電池方面取得了重要進展,中國也要加大創新力度。希望通過全球共同協作,解決全固態電池的關鍵材料、界面、復合電極制備等問題,最終實現綜合性能提升。

  智能化:極致制造大幅減少電池缺陷

  首先是智能設計。我們從實驗試錯到仿真驅動,再到智能化全自動,經歷三個發展階段。這可以大幅度降低成本,節省70%—80%的研發費用。其中,核心技術就是高精度建模和高效率尋優算法。

  其次是智能制造。電池制造是一種極致的制造,不能引入任何雜質,引進去就是隱患,就可能引起安全事故。從百萬分之一的缺陷電池到十億分之一的缺陷電池,這就是極致制造。為了實現極致制造,必須采用智能化手段,從數字化生產工藝仿真到數字化生產車間,再到工業互聯網,對生產過程要達到3000個以上的質量監控參數。這是下一步中國電池行業需要做的事。

  第三是智能控制。首先就是要把溫度、氣體、壓力等傳感器放到電池里面去。現在我們的電池還不能控制,只能管理,只有在充電時才能控制。下一步,我們要進行全方位控制,尤其是要加入負極定位的傳感器,把電池分成正負極,分開進行控制。在軟件方面,要引入人工智能,大幅提升安全檢出率、降低誤報率,這已經在很多車輛上使用了,在電池中也能大有可為。歐盟已經提出了2030年新一代智能電池的計劃目標,中國動力電池行業也要加大創新力度,面向2030年實現動力電池從材料選擇到電池設計、制造、使用、回收的全鏈條智能化。

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