2023年9月27日，中科院物理研究所研究员黄学杰受邀在2023年“泰山锂谷”人才创新发展大会暨“绿色低碳储能未来”产业赋能交流会储能专场上发表了主题为《材料技术创新推动锂离子储能电池升级》的讲话。该会议由山东省科学技术厅、山东省工业和信息化厅、山东省人力资源和社会保障厅、泰安市委、泰安市人民政府主办，储能专场由中关村储能产业技术联盟承办。

  随着新能源产业的加快速度进行发展，我国电动汽车产量很快会逼近每年千万辆的大关。2025年预期锂离子电池市场会到2万亿元，其中也包括储能电池。目前电动汽车里面最主要的是二代电池，包括三元电池和铁锂电池，一个是为满足长程电动汽车需求，一个是为满足更广泛的电动汽车需求，铁锂占接近7成的比例。

  在储能这块，能够正常的看到铁锂电池比例就更高了。在过去的一段时间，新型储能加快速度进行发展，电化学储能是主要的，根据中关村储能产业技术联盟统计，磷酸铁锂电池是主要的储能电池，占94.4%。今天，全球约70%的锂离子电池是在中国生产，有些材料几乎是100%在中国生产的，包括磷酸铁锂材料。

  磷酸铁锂电池是主要的动力电池，占比约为70%，也是最主要的储能电池。在过去的10年，性能提高了差不多一倍，就是它的单位体积内的包含的能量提高了一倍，但是成本变成原来的1/4。今天锂离子电池单体成本已经到了每瓦时5毛钱，售价今年也到了5毛，因为我们的产能建得比较快，所以卷得比较凶，挣钱不易。虽然去年碳酸锂价格暴涨引起一时的电池价格波动，但是大趋势是不变的，目前回到了5毛钱的区间较为正常。

  根据财通电新7月底的分析数据，对于三元电池，正极材料非常贵，有镍、钴等，占电池成本的57.3%，看起来基本都是给正极材料打工的。正极材料里面锂是主要成本，碳酸锂涨价，大家就给锂矿打工了。对于磷酸铁锂电池相对会好一些，正极材料也约占40%成本，总成本要低一些，因此铁锂电池能够大规模应用，它比三元电池有更长的寿命、更好的安全性、更低的成本。

  十几年前磷酸铁锂电池循环次数即可做到6000次，今天这个寿命并没有增加，但是成本是大幅度下降了，因为在车用这块儿更多是降成本，但是对电力储能，万次寿命是必需的。

  怎么样解决这一个万次循环的问题?就需要发展一个新的材料，叫做加锂材料，也叫补锂材料。

  为什么要补锂?锂离子电池是靠锂离子在正极和负极之间来回输运来储藏电能的。锂离子电池的正负极如同两个水桶，锂离子如同是水，充电时，锂离子从正极向负极移动，正如正极水桶中的水灌入负极水桶中，一些水不可避免的撒到外面!造成活性锂离子的损失和电量下降。加锂技术是在电池里面引入额外的锂源，在负极锂缺失时快速的进行补充，保持电池的满电量循环。

  怎么补锂?两个办法：一个补到正极，另一个补到负极，简单理解把这百分之十几的锂补进去，进而达到1万次的水平。在负极里面补锂，要用活性很高的锂源，在实验室里面做可以，量产就碰到了安全的问题。正极里面补锂，运用硅酸锂等稳定的锂源，锂在电池早期循环阶段就释放开来，显著提升了电池的循环性能，还因为二氧化硅等副产物发挥的作用，使得电池倍率性能也得到提高。

  电力储能要超长的寿命，车用储能和户储不要超长寿命，而是要更低的价格。怎么降低价格?磷酸铁锂电池已经不赚钱了，怎么降价格?

  这里面引入一个新材料镍锰酸锂，电压提升了40%还要多，这种提升首先带来单位体积内的包含的能量的提升，加上材料本身密度高，电池单位体积内的包含的能量提升了50%，它还省锂，成本更优。

  现在为什么碳酸锂掉到十几万，还在往下掉?因为现在大量的投资从前两年被投到开采行业，投到冶炼行业，所以开始步入到过剩周期，但是全球都在发展电动车，都在推进储能。

  如果没有别的办法，预测到2027年又会进入到短缺周期，这个短缺可能会非常可怕，这会导致更大的缺口。为什么国家在战略性角度来讲，支持钠离子电池的研发，就怕到时候供应短缺加上国际上供应链干扰，会导致我们锂供应出问题。

  镍锰酸锂和今天的磷酸铁锂比，每度电的电池少用30%的碳酸锂，跟三元比少用40%，这对于缺口的解决很重要，所以说这件事也变得很紧迫起来。但是把电压提高，比把水电站水坝的高度提高还要困难得多，因为它带来的是界面上的不稳定，好处有很多，但是最大缺点在于这么高的电压，造成材料不稳定了，原子受不了了，这样的一个问题怎么解决?

  先解决材料问题，材料到了5000次以后，接着解决材料变极片的技术，一步一步调整，今天我们也可以做到3000次以上的寿命，再努力一把，做出4000、5000次的，以后我们就能更好的利用它。

  这件事情做出来以后，它并不是作为某个电池企业的独门技术，就跟加锂技术一样，完全开放给行业。希望在2027年我们锂短缺到来之前，我们也可以解决这一个问题。所以时间已经很紧迫了，必须要全行业一起来努力，尽可能通过技术的研发，通过新技术在全行业的推广，大幅度提升性能，减少相关成本，服务于行业的可持续发展。

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