欧阳明高:高比能电池安全研究与高性能新电池开发

近日，中国科学院院士、清华大学教授欧阳明高在新能源科学与交通电气化国际论坛上发表了题为“高比能电池安全研究与高性能新电池开发”的演讲。

在演讲中，欧阳明高重点介绍了动力电池的安全性和未来发展，并对动力电池技术的发展做出了三个节点判断。

1、预计2030年电池技术将有全方位的创新

欧阳明高说：“电池技术的创新周期约为30年。这一代锂离子电池的真正应用是在2000年。我们预计2030年将进行全面创新。”。

欧阳明高认为，锂离子电池用于动力，第一个问题是安全，目前仍在继续解决。

具体来说，自2000年以来的第一个十年主要解决了电力安全问题。自2010年以来，手机电池一直在进行智能优化。当今电力电池行业降低成本和提高效率的主要途径是利用智能手段促进整个电力电池产业链的技术创新。

至于第三个十年，欧阳明高说：“我们（团队）认为这是新材料的替代，即以固态电解质研发为核心的全固态电池。预计到2030年才会成熟。”

2、2025年左右，智能安全电池将实现工业化

不难看出，安全是动力电池技术发展的永恒主题，但在每个阶段都注重实现。

欧阳明高指出，“从科学的角度来看，电池的安全是电池热失控的过程。”

在此基础上，欧阳明高团队建立了相应的电池安全技术体系，包括三个方面：一是积极应对各种诱因，开发智能电池；二是安全，主要是提高电池本身材料的热稳定性，防止热失控，创建全固态电池；三是被动安全安全电池，包括传播过程、防控设计和系统开发。

欧阳明高对电池安全技术发展的判断之一是，智能安全电池将在2025年左右实现产业化。

3、全固态电池预计将在2027年至2030年实现大规模工业化

对于电池安全技术的发展，欧阳明高认为，预计2027年至2030年，全固态电池将大规模产业化。

欧阳明高介绍，他的研究团队“不做半固态电池，不做氧化物，只做硫化物，兼顾一定的氯化物。”

欧阳明高表示，该团队专注于硫化物全固态电池的技术路线，在技术材料方面取得了巨大进展。

欧阳明高表示，在全固态电池的电解质隔膜方面，团队探索了卷对卷干法电极等技术，开发了安时级全固态电池，目前已达到350瓦时/公斤15Ah电池，热箱耐受温度为200度，工作范围为零下20度至120度，预计到2025年将达到500瓦时/公斤。

欧阳明高介绍了正极材料，团队通过结构调控实现了Ni90高镍正极和硫化物复合电极下的235 mAh1C下循环超过700圈，5C下循环超过5000圈。

欧阳明高还表示，“我们在硫化物全固态电池系统下制备的材料比容量超过2400m安时/克，库伦首次效率超过86%，实现了1000吨的产业化。”

在实现全固态电池的路线方面，主要有三条技术路线：聚合物、氧化物和硫化物。硫化物固体电解质由于锂离子电导率最高，机械性能好，已成为最具潜力的技术方向之一。

目前，中国、日本、韩国、欧洲、美国等国家和地区对固态电池有明确的指标、期望和国家规划。根据近年来在固态电池开发领域处于领先地位的中国、日本和韩国发布的各种动态和调整，与欧阳明高团队的判断基本一致，2027年至2030年将成为工业化的关键节点。

此外，值得注意的是，欧阳明高在演讲中提到，全固态电池仍存在安全问题。“与锂离子液体电池相比，全固体电池的热失效边界有了很大的提高，但仍然不是绝对安全的。我们的团队在国际上发表了一篇文章，说明全固态电池也存在热稳定性和释氧问题。这是业内第一次有人提出这个问题。在此基础上，我们进一步研究了热失控的机制，发现了两种失效路径：一种是气固反应，另一种是固固反应。”

欧阳明高分析说：“气固反应是固体和氧气反应，这有点像锂离子电池。我们认为这条路有点危险。另一条路径是一些硫化物固体电解质，但也有一些硫化物固体电解质。固体反应的温度将相对较高，超过300摄氏度。我们认为这是可以的。”