黃云輝：磷酸鐵鋰能量密度提升尚有很大空間 2元時代將到來

10月11日，華中科技大學材料科學與工程學院院長黃運輝表示，通過納米技術和富鋰技術，磷酸鐵鋰電池的實際能量密度將大大提高，2元/瓦時以下的磷酸鐵鋰成本沒有問題。

黃運輝在本次論壇的主題演講中表示，目前磷酸鐵鋰電池系統約為100Wh/kg。現在有必要開發新一代產品，達到250和260Wh/kg左右，下一步其能量密度將超過300Wh/kg。要實現這種高比能磷酸鐵鋰電池，一方面要考慮材料本身，另一方面也要綜合考慮電池的制備技術。

華中科技大學材料與工程學院院長黃運輝

磷酸亞鐵鋰在提高能量密度方面還有很大的空間。

目前，從正極和負極方面來看，國內外制造商主要使用磷酸亞鐵鋰的正極材料體系，而歐美動力電池市場基本上更多使用磷酸亞鐵鋰電，而日本和韓國主要使用三元體系。可以說，磷酸亞鐵鋰系統的動力電池仍然是最成熟、最安全的鋰離子動力電池。

盡管磷酸亞鐵鋰是磷酸鹽體系中能量密度最低的一種。然而，如果在陰極系統中，整個陰極的核心材料含量可以提高到30%以上，其實際能量密度將大大提高。例如，如果將富鋰系統制成電池，單個電池的能量密度可以達到300Wh/kg以上，甚至超過目前三元系統實現的能量密度。

在提高陰極材料比能的同時，提高陰極材料的比能也是一個重大的技術突破方向。在目前的磷酸鐵鋰電池中，如果陽極材料仍然是370石墨，那么很難實現高比能。所以現在，硅基材料，包括高比能的硒基材料，在工業上很有價值。

因此，在目前的系統下，如果磷酸亞鐵鋰能夠完全做到，能量密度可以達到120Wh/kg左右，這對電動汽車來說應該沒有問題。

陽極材料的技術突破

在提高磷酸鐵鋰電池能量密度的工作中，負極材料的改進也是一個關鍵環節。目前，除了石墨之外，其他材料，包括硅和各種氧化物添加劑，可能會添加到傳統的石墨中，這是目前可行的方法，現在許多公司都采用了這種方法。黃運輝表示，將這些材料作為添加劑添加到負極中是完全可行的，但添加量不宜過多。

黃運輝透露，目前，我國剛剛啟動863重點能源和汽車用納米功能材料制備與應用重大項目。本項目主要生產高比能電池材料。我們提出單極電池的能量密度可以達到260Wh/kg以上。其中，正極材料采用富鋰層狀正極材料和高鎳層狀正極材料；

對于負極材料，我們也應該突破傳統的石墨體系，因此我們選擇硬質碳和硅基材料進行研發。此外，硬碳材料的容量也相當高，例如，一種由聚合物材料作為前驅體制成的硬碳材料顯示出優異的財產。以這種方式制造的單個電池的能量密度應達到280Wh/kg以上。

此外，黃運輝認為，現在很多汽車專家都希望將鋰電池的能量密度提高到450Wh/kg以上，這對于傳統的鋰電池來說是不可能的。目前最現實的是采用鋰硫電池，但不可能在五年或十年內實現工業化生產。

鐵鋰電池具有最佳的綜合性價比。2元時代沒問題

同時，評價一種電池材料的質量，除了能源外，還應更多地關注實踐中的綜合性能。在這方面，磷酸鐵鋰電池在未來仍將具有無與倫比的性能。磷酸亞鐵鋰正極材料的體積膨脹率小于7%，是一種非常穩定的正極材料。到目前為止，在安全性和循環壽命方面，沒有任何陰極材料能與磷酸亞鐵鋰相比。

盡管磷酸亞鐵鋰在導電性和低溫下的批處理穩定性方面表現不佳，但只要看看中國優秀企業目前的技術和設備，就可以解決這些問題。首先，通過技術提高磷酸亞鐵鋰正極材料的導電性不再是問題。其次，通過大規模生產，其材料的穩定性肯定可以得到保證。此外，通過納米技術的應用，磷酸亞鐵鋰正極材料的低溫性能也可以大大提高。

最重要的是成本。磷酸鐵鋰電池不同于三元鋰電池，需要依靠鈷、鎳等稀缺金屬的應用。除了昂貴的鋰元素外，磷酸鐵鋰電池獲得鐵和磷等元素非常便宜。在未來的價格戰和資源戰中，磷酸鐵鋰電池具有一定的優勢。而且，隨著工藝路線的進一步成熟，磷酸鐵鋰電池的成本實現在2元/瓦時以下是沒有問題的。10月11日，華中科技大學材料科學與工程學院院長黃運輝表示，通過納米技術和富鋰技術，磷酸鐵鋰電池的實際能量密度將大大提高，2元/瓦時以下的磷酸鐵鋰成本沒有問題。

黃運輝在本次論壇的主題演講中表示，目前磷酸鐵鋰電池系統約為100Wh/kg。現在有必要開發新一代產品，達到250和260Wh/kg左右，下一步其能量密度將超過300Wh/kg。要實現這種高比能磷酸鐵鋰電池，一方面要考慮材料本身，另一方面也要綜合考慮電池的制備技術。

華中科技大學材料與工程學院院長黃運輝

磷酸亞鐵鋰在提高能量密度方面還有很大的空間。

目前，從正極和負極方面來看，國內外制造商主要使用磷酸亞鐵鋰的正極材料體系，而歐美動力電池市場基本上更多使用磷酸亞鐵鋰電，而日本和韓國主要使用三元體系。可以說，磷酸亞鐵鋰系統的動力電池仍然是最成熟、最安全的鋰離子動力電池。

盡管磷酸亞鐵鋰是磷酸鹽體系中能量密度最低的一種。然而，如果在陰極系統中，整個陰極的核心材料含量可以提高到30%以上，其實際能量密度將大大提高。例如，如果將富鋰系統制成電池，單個電池的能量密度可以達到300Wh/kg以上，甚至超過目前三元系統實現的能量密度。

在提高陰極比能的同時……

材料方面，提高陰極材料的比能也是一個重大的技術突破方向。在目前的磷酸鐵鋰電池中，如果陽極材料仍然是370石墨，那么很難實現高比能。所以現在，硅基材料，包括高比能的硒基材料，在工業上很有價值。

因此，在目前的系統下，如果磷酸亞鐵鋰能夠完全做到，能量密度可以達到120Wh/kg左右，這對電動汽車來說應該沒有問題。

陽極材料的技術突破

在提高磷酸鐵鋰電池能量密度的工作中，負極材料的改進也是一個關鍵環節。目前，除了石墨之外，其他材料，包括硅和各種氧化物添加劑，可能會添加到傳統的石墨中，這是目前可行的方法，現在許多公司都采用了這種方法。黃運輝表示，將這些材料作為添加劑添加到負極中是完全可行的，但添加量不宜過多。

黃運輝透露，目前，我國剛剛啟動863重點能源和汽車用納米功能材料制備與應用重大項目。本項目主要生產高比能電池材料。我們提出單極電池的能量密度可以達到260Wh/kg以上。其中，正極材料采用富鋰層狀正極材料和高鎳層狀正極材料；對于負極材料，我們也應該突破傳統的石墨體系，因此我們選擇硬質碳和硅基材料進行研發。此外，硬碳材料的容量也相當高，例如，一種由聚合物材料作為前驅體制成的硬碳材料顯示出優異的財產。以這種方式制造的單個電池的能量密度應達到280Wh/kg以上。

此外，黃運輝認為，現在很多汽車專家都希望將鋰電池的能量密度提高到450Wh/kg以上，這對于傳統的鋰電池來說是不可能的。目前最現實的是采用鋰硫電池，但不可能在五年或十年內實現工業化生產。

鐵鋰電池具有最佳的綜合性價比。2元時代沒問題

同時，評價一種電池材料的質量，除了能源外，還應更多地關注實踐中的綜合性能。在這方面，磷酸鐵鋰電池在未來仍將具有無與倫比的性能。磷酸亞鐵鋰正極材料的體積膨脹率小于7%，是一種非常穩定的正極材料。到目前為止，在安全性和循環壽命方面，沒有任何陰極材料能與磷酸亞鐵鋰相比。

盡管磷酸亞鐵鋰在導電性和低溫下的批處理穩定性方面表現不佳，但只要看看中國優秀企業目前的技術和設備，就可以解決這些問題。首先，通過技術提高磷酸亞鐵鋰正極材料的導電性不再是問題。其次，通過大規模生產，其材料的穩定性肯定可以得到保證。此外，通過納米技術的應用，磷酸亞鐵鋰正極材料的低溫性能也可以大大提高。

最重要的是成本。磷酸鐵鋰電池不同于三元鋰電池，需要依靠鈷、鎳等稀缺金屬的應用。除了昂貴的鋰元素外，磷酸鐵鋰電池獲得鐵和磷等元素非常便宜。在未來的價格戰和資源戰中，磷酸鐵鋰電池具有一定的優勢。而且，隨著工藝路線的進一步成熟，磷酸鐵鋰電池的成本實現在2元/瓦時以下是沒有問題的。

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