工程院院士吳鋒：動力電池別急功近利，產業發展取決市場

中國新能源汽車產業的跨越式增長推動了動力電池技術的快速發展，隨后的動力電池退役引起了各方的關注。8月1日，《新能源汽車動力電池回收可追溯管理暫行規定》（簡稱《可追溯規定》）將正式實施，強調實行生產者責任延伸制，要求汽車生產企業承擔動力電池回收的主體責任。這項規定為避免資源浪費和環境污染帶來了好消息。中國工程院院士、北京理工學院綠色能源研究所所長吳峰表示，發展鋰電池產業，應同時做好先進的電池技術研發和鋰資源的高效利用。動力電池回收應盡可能采用綠色回收技術，避免對環境造成二次污染。

中國工程院院士、北京理工學院綠色能源研究所所長吳峰（資料圖）需要在多方面取得突破。早在2000年中國電動汽車項目啟動時，時任科技部部長的徐冠華就指出，電動汽車的關鍵是電池。目前，鋰電池已經成為人們關注的焦點。在吳峰看來，鋰離子電池具有比能大、循環壽命長、安全性能好、充放電快等優點，這使得相關技術和關鍵材料成為國際研發的熱點，成為新一代信息通信（5G）、電動汽車、，儲能電站和國防安全。近日，據報道，美國國家航空航天局正在開發的X-57純電動飛機項目已經進行了三年，其處女航即將實現，實現空中零排放。未來的商業化需要電池技術的突破性發展。中國對新能源汽車的補貼已經呈現出去補貼的趨勢。今年，財政部、工業和信息化部、科技部、發展改革委聯合印發了《關于調整完善新能源汽車推廣應用財政補貼政策的通知》。純電動乘用車補貼開始下降，對動力電池能量密度的要求進一步提高。吳峰認為，動力電池和新能源汽車的發展必須努力滿足市場的發展需求。此舉旨在鼓勵高能量密度電池的發展，從而實現新能源汽車更長的續航里程，滿足市場的進一步需求。2020年將取消補貼，當務之急是想辦法讓電池和新能源汽車更好地適應市場的發展和需求。“十三五”以來，動力電池能量密度指標的發展趨勢越來越高。2015年，動力鋰離子電池的能量密度指數為120~180 WHr/kg，材料體系主要為磷酸亞鐵鋰石墨和三元材料石墨。近期，2020年新一代動力鋰離子電池的能量密度指標為：富鋰材料硅碳負極系統的電池芯為300 WHr/kg。從中長期來看，中期（2025年）將實現400 WHr/kg，長期（2030年）將達到500 WHr/kg。近年來，電池的關鍵材料和技術取得了顯著進步，但仍有改進空間。這是指綜合性能的提升空間，包括電池安全性、能量密度、功率密度、壽命和成本。只有提高電池的綜合性能，才能更好地適應新能源汽車市場的發展。從技術角度來看，鋰離子電池應該可以簡單地實現高比能，但由于各種條件的限制，很難實現高指標的工業化。吳峰認為，利用三元正極材料和硅碳正極材料，可以制備出能量密度為319 WHr/kg的高比能鋰離子電池……

然而，動力鋰離子電池能量密度的提高不僅與陽極和陰極材料有關，而且對電解質的要求越來越高。鋰離子電池的危險來源之一在于電解液。因此，在看清動力電池重要性的同時，我們也應該考慮一些工業化指標的實現方式。特別是電池能量密度作為一個關鍵指標，如何在兼顧安全性、可循環性、倍率等指標的同時提高比能，這就需要企業專注于技術創新和研發。事實上，高比能電池的研究是業內最先進的技術。吳峰主持的國家973鋰離子電池研究項目自2002年以來已經歷了三個階段。該項目的主要研究思路是從“輕元素、多電子反應”材料入手，結合多離子效應，開發高活性電極材料，構建高比能二次電池新體系。回收過程中需要綠色技術。目前，二次電池產量急劇上升，已滲透到國民經濟和人民生活的各個領域，電池給社會帶來了巨大的環境和資源壓力。研究表明，一塊20克的手機電池可以污染三個標準游泳池的水；

如果被遺棄在土地上，它可以污染1平方公里的土地約50年。在吳峰看來，如果將數噸電動汽車動力電池丟棄在自然環境中，將會有大量重金屬和化學物質進入大自然，對環境造成極大污染。正是由于存在大量的污染隱患，動力電池行業必須加快完善回收機制的步伐。動力電池的回收越來越受到人們的重視。在全球范圍內，吳峰的預測是，到2020年，全球使用的鋰電池數量將約為250億個。對環境的負面影響將越來越嚴重，鋰資源將越來越稀缺，因此回收動力電池迫在眉睫。在此背景下，《回收利用可追溯性規定》將于8月1日起施行。動力鋰離子電池的一般使用壽命約為20年，但當一般容量衰減到80%以下時就會退役，使用時間約為3~8年。作為全球最大的新能源汽車市場，吳峰認為，要匯聚全行業力量，在關鍵環節逐一實現突破。動力電池回收既涉及環境問題，也涉及成本問題。畢竟，鋰資源和鈷資源都是不可再生資源，因此廢舊電池材料的回收利用具有重要的經濟效益和社會效益。以日本為例。通過回收廢金屬，回收的黃金年產量超過了世界上最富有的國家南非，白銀產量超過了全球最富有的國家波蘭。在回收技術方面，目前國內外普遍采用強酸技術，強酸回收處理難以避免二次污染。吳峰的團隊采用了環境消耗的天然有機酸的回收技術。與目前國外使用的強酸、硫酸和硝酸相比，處理工藝是綠色的，提取率和提取時間都優于強酸，實現了廢舊鋰離子電池的綠色高效回收。至于正極材料，使用天然有機酸（檸檬酸、蘋果酸、抗壞血酸等）回收廢電池中的金屬離子，鋰離子和鈷離子的提取率均在90%以上。最近，天然琥珀酸的提取率從94%提高到99%，提取的電池材料也符合要求，可以制備出合格的正極材料。至于陰極材料，最初的想法是回收碳陰極是不劃算的。北京理工學院的想法是研究如何通過回收廢舊鋰電池來制備用于高磷污水處理的碳吸附劑。目前，磷的吸附能力高達588μg/g，是目前最高的碳吸附劑之一，污水處理后的吸附劑也可以直接用作土壤緩釋肥料。在吳峰看來，新型綠色二次電池的發展源于二次電池固體電解質材料和鎳氫電池儲氫材料的研究，依賴于關鍵材料和技術的創新和進步。其團隊由北京理工學院、武漢大學、清華大學等單位的專家組成，自2002年以來已合作16年。這些年我的一個經驗是，創新不是炒作，所以不能急功近利，否則就是曇花一現；

工業發展取決于市場，我們不能鼓勵它，否則它將成為過去。中國新能源汽車產業的跨越式增長推動了動力電池技術的快速發展，隨后的動力電池退役引起了各方的關注。8月1日，《新能源汽車動力電池回收可追溯管理暫行規定》（簡稱《可追溯規定》）將正式實施，強調實行生產者責任延伸制，要求汽車生產企業承擔動力電池回收的主體責任。這項規定為避免資源浪費和環境污染帶來了好消息。中國工程院院士、北京理工學院綠色能源研究所所長吳峰表示，發展鋰電池產業，應同時做好先進的電池技術研發和鋰資源的高效利用。動力電池回收應盡可能采用綠色回收技術，避免對環境造成二次污染。

中國工程院院士、北京理工學院綠色能源研究所所長吳峰（資料圖）需要在多方面取得突破。早在2000年中國電動汽車項目啟動時，時任科技部部長的徐冠華就指出，電動汽車的關鍵是電池。目前，鋰電池已經成為人們關注的焦點。在吳峰看來，鋰離子電池具有比能大、循環壽命長、安全性能好、充放電快等優點，這使得相關技術和關鍵材料成為國際研發的熱點，成為新一代信息通信（5G）、電動汽車、，儲能電站和國防安全。近日，據報道，美國國家航空航天局正在開發的X-57純電動飛機項目已經進行了三年，其處女航即將實現，實現空中零排放。未來的商業化需要電池技術的突破性發展。中國對新能源汽車的補貼已經呈現出去補貼的趨勢。今年，財政部、工業和信息化部、科技部、發展改革委聯合印發了《關于調整完善新能源汽車推廣應用財政補貼政策的通知》。純電動乘用車補貼開始下降，對動力電池能量密度的要求進一步提高。吳峰認為，動力電池和新能源汽車的發展必須努力滿足市場的發展需求。此舉旨在鼓勵高能量密度電池的發展，從而實現新能源汽車更長的續航里程，滿足市場的進一步需求。2020年將取消補貼，當務之急是想辦法讓電池和新能源汽車更好地適應市場的發展和需求。“十三五”以來，動力電池能量密度指標的發展趨勢越來越高。2015年，動力鋰離子電池的能量密度指數為120~180 WHr/kg，材料體系主要為磷酸亞鐵鋰石墨和三元材料石墨。近期，2020年新一代動力鋰離子電池的能量密度指標為：富鋰材料硅碳負極系統的電池芯為300 WHr/kg。從中長期來看，中期（2025年）將實現400 WHr/kg，長期（2030年）將達到500 WHr/kg。近年來，電池的關鍵材料和技術取得了顯著進步，但仍有改進空間。這是指綜合性能的提升空間，包括電池安全性、能量密度、功率密度、壽命和成本。只有提高電池的綜合性能，才能更好地適應新能源汽車市場的發展。從技術角度來看，鋰離子電池應該可以簡單地實現高比能，但由于各種條件的限制，很難實現高指標的工業化。吳峰認為，高比能鋰離子電池具有……

使用三元陰極材料和硅碳陰極材料可以制備319WHr/kg的能量密度。然而，動力鋰離子電池能量密度的提高不僅與陽極和陰極材料有關，而且對電解質的要求越來越高。鋰離子電池的危險來源之一在于電解液。因此，在看清動力電池重要性的同時，我們也應該考慮一些工業化指標的實現方式。特別是電池能量密度作為一個關鍵指標，如何在兼顧安全性、可循環性、倍率等指標的同時提高比能，這就需要企業專注于技術創新和研發。事實上，高比能電池的研究是業內最先進的技術。吳峰主持的國家973鋰離子電池研究項目自2002年以來已經歷了三個階段。該項目的主要研究思路是從“輕元素、多電子反應”材料入手，結合多離子效應，開發高活性電極材料，構建高比能二次電池新體系。回收過程中需要綠色技術。目前，二次電池產量急劇上升，已滲透到國民經濟和人民生活的各個領域，電池給社會帶來了巨大的環境和資源壓力。研究表明，一塊20克的手機電池可以污染三個標準游泳池的水；

如果被遺棄在土地上，它可以污染1平方公里的土地約50年。在吳峰看來，如果將數噸電動汽車動力電池丟棄在自然環境中，將會有大量重金屬和化學物質進入大自然，對環境造成極大污染。正是由于存在大量的污染隱患，動力電池行業必須加快完善回收機制的步伐。動力電池的回收越來越受到人們的重視。在全球范圍內，吳峰的預測是，到2020年，全球使用的鋰電池數量將約為250億個。對環境的負面影響將越來越嚴重，鋰資源將越來越稀缺，因此回收動力電池迫在眉睫。在此背景下，《回收利用可追溯性規定》將于8月1日起施行。動力鋰離子電池的一般使用壽命約為20年，但當一般容量衰減到80%以下時就會退役，使用時間約為3~8年。作為全球最大的新能源汽車市場，吳峰認為，要匯聚全行業力量，在關鍵環節逐一實現突破。動力電池回收既涉及環境問題，也涉及成本問題。畢竟，鋰資源和鈷資源都是不可再生資源，因此廢舊電池材料的回收利用具有重要的經濟效益和社會效益。以日本為例。通過回收廢金屬，回收的黃金年產量超過了世界上最富有的國家南非，白銀產量超過了全球最富有的國家波蘭。在回收技術方面，目前國內外普遍采用強酸技術，強酸回收處理難以避免二次污染。吳峰的團隊采用了環境消耗的天然有機酸的回收技術。與目前國外使用的強酸、硫酸和硝酸相比，處理工藝是綠色的，提取率和提取時間都優于強酸，實現了廢舊鋰離子電池的綠色高效回收。至于正極材料，使用天然有機酸（檸檬酸、蘋果酸、抗壞血酸等）回收廢電池中的金屬離子，鋰離子和鈷離子的提取率均在90%以上。最近，天然琥珀酸的提取率從94%提高到99%，提取的電池材料也符合要求，可以制備出合格的正極材料。至于陰極材料，最初的想法是回收碳陰極是不劃算的。北京理工學院的想法是研究如何通過回收廢舊鋰電池來制備用于高磷污水處理的碳吸附劑。目前，磷的吸附能力高達588μg/g，是目前最高的碳吸附劑之一，污水處理后的吸附劑也可以直接用作土壤緩釋肥料。在吳峰看來，新型綠色二次電池的發展源于二次電池固體電解質材料和鎳氫電池儲氫材料的研究，依賴于關鍵材料和技術的創新和進步。其團隊由北京理工學院、武漢大學、清華大學等單位的專家組成，自2002年以來已合作16年。這些年我的一個經驗是，創新不是炒作，所以不能急功近利，否則就是曇花一現；工業發展取決于市場，我們不能鼓勵它，否則它將成為過去。

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