#世界新能源汽车大会2020# WNEVC 2020 | 张久俊:全球电动汽车锂离子电池:现状、挑战、前景
2020年9月27-30日,第二届世界新能源汽车大会在海南省海口召开,本次大会以“共克时艰、跨界协同、合作共赢”为主题,为进一步加强国际交流与合作,加速突破新能源汽车市场化障碍,加快推进“电动化、智能化、共享化”融合发展,由中国科协、海南省人民政府、科学技术部、工业和信息化部、国家市场监督管理总局共同举办。其中,在9月29日举办的“先进动力电池技术创新”主题峰会上,加拿大国家工程院院士、加拿大皇家科学院院士、上海大学教授张久俊发表精彩演讲。

2020年9月27-30日召开的2020世界新能源汽车大会上,加拿大国家工程院院士、加拿大皇家科学院院士、上海大学教授张久俊发表了演讲,其主要观点如下:

1.在发展新能源汽车的状态下,目前主要是发展液态电池和锂电池,燃料电池也是一个方面,锂离子电池、锂硫电池、锂空气电池要继续的发展,目前从液态逐步的过渡到固态,这样才能达到能量密度的目标500Wh/kg;

2.能量密度、功率密度和寿命的进一步增加,仍然是研究的热点

以下内容为现场演讲实录:

尊敬的各位同事,大家好!我是张久俊,我来自上海大学,非常感谢大会给我这样一个机会和大家共同分享关于全球锂电池技术,以及在电动汽车上的应用,我主要讲目前的状态、存在的挑战以及前景。
我的报告分为四个方面。
目前,全球燃油车大约有1亿三千万辆,这么多燃油汽车给我们的大气排放了很多有害的气体,这些有害的气体威胁到人类可持续发展。我们要发展新能源汽车,目前,新能源汽车发展的一个走向非常明显,首先,世界各个发达国家都把发展新能源汽车上升为国家战略,比如说,德国、英国、法国、印度等国家都把时间安排到2040年禁售燃油车,中国也在考虑做这个事。另外,我们也要达到一个目标,这个目标是到2040年全球温度比较在2度之内,因此,要达到这样的目标就要发展新能源汽车6亿辆左右。新能源汽车发展是一个趋势,其中新能源的动力就是我们的电池。
关于电化学电池我简单地跟大家分享一下,电化学电池包括很多,比如说液流电池、锂硫电池等,这都是电力化学的技术。电化学电池有哪些标准?最高能量、功率密度的汽车是燃油车,与燃油车相比,电池地能量密度、功率密度还相差很远。五个大标准衡量电池,首先是能量密度,当然是越高越好,能量越好续航能力越长;二是功率密度,功率密度是电池多长时间内完成充放;三是循环寿命;四是价格,价格越低越好,再好的电池如果太贵了没有人买;五是安全性,电池一定要安全,如果不安全肯定不能用于产业化。
这个表是根据能量密度、功率密度列出的电池,包括锂硫电池等,他们的循环寿命、价格等在这里面可根据不同的应用、要求选择电池。虽然液体电池还没有产业化,比如说锂硫电池、锂空气电池还没有产业化,但都是发展方向。
重点讲一下锂离子的发展,今天全球锂离子的发展尤其是技术上的状态。锂离子的应用范围很广,比如说汽车领域的应用,在电网领域的应用,在家用电器应用,比如说手机的应用,在航天工业、军事领域都有应用。首先是汽车里面的锂离子,锂离子有很大的优势是能量密度和工业度很高,但是也有缺陷,循环寿命还不是这么高。另外是安全性也值得关注,安全性是最重要的,安全第一。在这方面,我们以往做了很多工作,尤其在锂硫电池的电极材料上做了很多工作,发展了一些纳米材料。第二个锂电池类型是锂硫电池,锂硫电池的能量密度很高,锂硫容量可以达到500一600Wh/kg,目前可达到300Wh/kg,也有很大的优势,就是能量密度高,又便宜,劣势是目前的发展还没有达到好的循环寿命,安全性也值得关注。
第三类是锂空气电池,锂空气电池的最大优势是锂能量密度更高,几乎是锂离子电池的10倍还多,但是,目前还在发展的过程中,就是因为它的循环寿命不够,但这是一个很重要的发展方向。锂空气电池方面我们也做了一些工作,发展电极材料、纳米材料,做锂空气氢空气的电池。目前,世界上对锂电池主要的现状是什么呢?我这个表里列出了世界上最好的性能,不同的公司,包括世界上有名的公司以及中国有名的公司,他们使用的电池型号、能量密度可以看到,现在最好的能量密度可以达到300瓦时/公斤。其他公司也都发展,当然取决于电池用的不同的材料。
锂离子电池在汽车领域的应用,目前我们强调的是续航里程,续航里程达到400公里,但是到2030年就要达到700公里,这样就需要电池的能量密度大约是350Wh/kg,体积能量密度要达到1000Wh/kg。
这个表里列出了2020年1一6月份世界有名的电池公司发货的数量,以及电池的能量密度,可以看到,特斯拉model的能量密度达到260Wh/kg,整个电池的系统能量密度也可以达到167 Wh/kg,其他的公司也比较接近这个数,整个电池体系能量密度大约在150Wh/kg的状态。
在哪些方面需要提高锂离子?有10个方面,我在这里给大家看一下雷达图,雷达图外面的绿线是要达到的目标,红线是目前的状态,相差还有很大的差距。能量密度是最重要的一个参数,它就是一个标杆锂电池进展到深入程度。这是中科院李红教授的一个图,我拿来跟大家分享一下,这个图表明了我们随着年份的增加,能量密度提高的分量,2020年最好可以达到400Wh/kg的状态,2030年要求能量密度达到500Wh/kg。这样的发展方向是很高的指标,需要在这方面花大力气。
我们在提高能量密度的同时还要注意循环寿命,这个图里表明了电池能量密度越高寿命越短,能量密度越低寿命越长,这是我们发展提高能量密度的同时,一定要注意循环寿命也是非常大的参数。尤其是锂离子电池目前面临哪些问题呢,第一列是主要的问题,第二列是这些问题造成的电池性能衰减问题,在这个过程中也有进一步提高的措施,也有方法。后面的不跟大家仔细的分享了。目前我们发展的方向是全固态锂离子,我的PPT里列出的是材料系统、方法,锂离子主要在四个方面发力,一是发展氧化物的电解质,二是发展硫化物的电解质,三是聚合物的电解质,四是固态电解质之间的界面问题,兼容性和稳定性。
目前,锂电池发展的状态是什么样的呢?我在左边列出了世界上有名的公司做的电池,这个表列出的是他们目前做的情况,大家都在积极的做这方面的工作,这是一个非常大的方向。我们发展锂离子,进一步的从业态锂离子发展到固态锂离子,在电池类型方面有三个方向发力,第一个是锂离子电池,第二个是锂硫电池,第三个是锂空气电池。
锂硫电池为什么目前还没有产业化,主要是存在四个问题,第一个是硫的产业性很低;第二个是充分裂的过程中体积造成了循环寿命的减少;第三是安全,因为用的是锂金属阳极安全性也是值得考虑;第四是硫还原了以后要溶解,产生了相同的效应,这也是一个很大的问题。所以,就是这四个问题造成还不能大范围的应用。
对于锂空气电池存在四个方面的问题,一是锂空气电池在空气上,氧的还原和氧的溢出,目前还没有发展出非常好的双功能催化剂,无论是活性还是稳定性都没有达到效果。二是现在有好一些的是贵金属铂金,但是,催化剂的价格很高,对于大规模的产业化不利。三是锂空气电池反应过程中生成的氧沉积物会把电极堵死,阻止进一步的反应。四是电解质对少量的微分水量很敏感。锂空气方面有四个方面继续努力,一是发展空气锂电池。二是大力发展双功能催化剂,在活性和稳定性上下工夫,主要是对氧的溢出和阳还原的两种反应。三是发展过滤模。四是发展固态的电解质,以及混合的电解质,使得锂空气电池的寿命进一步提高。
总结几个方面:首先,使用燃油车是一种不可持续的方式,主要是燃油车排放中大量的二氧化碳等有害气体对环境造成污染,使人类的生存造成威胁性。这样就要发展新能源无污染的汽车解决这样的问题,增加可持续性。在发展新能源汽车的状态下,目前主要是发展液态和锂电池,燃料电池也是一个方面,锂离子电池、锂硫电池、锂空气电池要继续的发展,目前从液态逐步的过渡到固态,这样才能达到能量密度的目标500Wh/kg。目前,怎么达到500Wh/kg的目标,还需要进一步的增加能量密度、功率密度和寿命,这三项仍然是研究的热点,当然,电池的价格也需要安全。还有一个是安全性,锂电池的安全性也担心,尤其是三元体系的安全性有问题,怎样提高安全性,因此安全第一。还有一个强调的方面是,目前正在发展的概念状态,像锂二氧化碳电池以及无阳极的锂电池,目前这两个方面概念非常新,在这面要下力气,尤其是可使用性方面下力气,达到大于500Wh/kg的目标。
这个PPT是我、我的博士后以及我的同事过去发表的编著的英文书,这套书大家感兴趣的可以上网查一下。
上海大学目前正在发展锂电池,这个照片是我们锂电池中心的老师和研究生,他们在这方面做了很多的工作,感谢他们。
谢谢大家听我的报告,如果有问题可以联系我,我们继续讨论,感谢大家。

(注:本文根据现场速记整理,未经演讲嘉宾审阅)

【第十六届中国(梁山)专用汽车展览会隆重举办】

9月17至19日,第十六届中国(梁山)专用汽车展览会在梁山国际会展中心举行。本届专用汽车展览会由中国汽车工业协会、山东省汽车行业协会主办;梁山县专用汽车行业协会,济宁市大觉会展文化传播有限公司承办;德国汽车工业协会、汉阳专用汽车研究所、山东省物流与交通运输协会、中国第一汽车集团有限公司、中国重汽集团协办。展会以“创新、创造、创品牌”为主题,旨在依托梁山专用汽车产业基地,引进国内外品牌企业参展参会,打造专业化、品牌化、国际化的全国最大专用汽车展会。

近年来,梁山县坚持“工业立县、产业富县、科技兴县”不动摇,围绕“创新、创造、创品牌”,全力推动专用汽车产业向专业化、品牌化、国际化发展,现已形成了集研发、生产、检测、销售、物流配送及二手车交易等为一体的全国最大的专用汽车产业集群之一。全县专用汽车公告目录企业达到135家,形成了年产专用汽车35万辆的生产能力,产品涵盖运输类、市政类、工程类及各种特种用途的专用汽车,共计1400余个品种、3800余个型号。零部件生产企业发展到380家,形成了年产汽车零配件1700万件(套)的生产能力,本地配套率达60%,产品辐射全国并出口中东、东南亚、非洲、南美洲等70余个国家和地区。实现商用二手车年交易4万余辆。

产业品牌愈加响亮。梁山县先后被命名为中国专用汽车产业基地、中国二手商用车交易基地、全国产业集群区域品牌创建试点示范单位、国家产品质量提升示范区建设单位、国家火炬专用车特色产业基地。全县拥有“中国驰名商标”企业9家,其中专用汽车行业拥有“中国驰名商标”企业6家、“国家级高新技术”企业29家,“山东省著名商标”企业20家、“山东省服务名牌”企业1家,17家企业生产的38个产品获“山东省名牌产品”称号,马德里商标国际注册9件。

创新驱动日渐彰显。近年来,梁山县与武汉理工大学、济南大学共建专用车技术研究院,在众兴机械设立山东省院士工作站,为梁山专用汽车产业注入了强大的科技创新活力。自2016年以来,连续五年召开了“创新、创造、创品牌”大会,累计发放奖励资金5000余万,重奖科技创新有突出贡献的企业和个人。截止2019年底,企业申请专利3271件,其中发明专利117件,铝合金立式面粉运输车、铝合金粉粒物料运输车等车型填补了国家、省空白。

平台支撑更为有力。为支持专用汽车产业发展,梁山县先后投入10亿元,规划建设了50平方公里的专用汽车产业园,围绕专用车产业会展、研发、科技、金融、检测等方面,县委县政府提供全方位优质服务。先后建成并投入使用梁山国际会展中心、科创中心、汉阳专用汽车研究所梁山分所;建设了检验检测中心、高端汽车产业园、专家公寓和职工公寓;规划建设济宁汽车工程学院等支撑平台。出台了鼓励企业入园经营的优惠政策,吸引企业进区入园集聚发展,努力优化营商环境。
产业升级愈发明朗。梁山专用汽车产业全面对标《中国制造2025》,深入实施新旧动能转换,坚持高质量发展,积极引导专用汽车企业围绕智能化、自动化、高效低耗,向重卡、中卡、轻卡车型瞄准,向多门类、全领域、可移动的专用装备方向用力,在新能源、特种用途上求突破。加强与上下游企业的联系,积极适应物流装备链标准化、智能化、高效率的方向发展。以专用汽车产品为主链条,横向逐步形成零部件产业链、专用汽车产品链、二手商用车产业链、商用车循环经济产业链、装备产业链、服务产业链六大产业链条。大力推进融资租赁、产品孵化、培训、电商等平台建设,推动“中国商用二手车出口示范区”建设,支持产业共享涂装、金融服务发展。

自2005起,梁山县已成功举办了十六届中国(梁山)专用汽车展览会,这是由中国汽车工业协会主办的全国专用汽车行业唯一的国家级博览会。通过专用汽车展览会的举办,充分发挥了国家级专用汽车生产基地的影响力和辐射带动作用,促进了国内重卡制造企业、专用汽车制造企业、零部件生产企业、汽贸公司及相关产业的交流与合作。
本届车展组委会与国内外权威主流媒体、行业媒体、专业媒体开展全面合作,并引入“互联网+”元素,接洽多家电商企业,首次开通线上展会直播,运用3D展示技术,实现线上、线下同步运营,从“面对面”到“屏对屏”实现无缝链接。

本届展会整体展出面积120000平方米。其中专用汽车展示面积70000平方米,零部件展示面积50000平方米。

本届展会室内N1馆,为智能制造高端装备品牌馆,全部以精美特装展位参展,水泊焊割的智能焊接装备、AGV智能运输平台,上海银田、日本发那科的焊接机器人,科贝尔的智能涂装设备等高端智能装备进行了展览、展示。N2馆为高端汽车品牌馆,德国曼恩消防车、隔音屏清洗车、全身CT移动医疗车、应急抢险排涝抗旱车,42米应急云梯救援车、应急电源车等科技含量高、填补国内、国际技术空白的高端车型参展。展馆统一规划,引入虚拟体验技术,更广泛运用“声、光、电”技术,提升了展会科技感。

N3、N4馆为精品零部件品牌馆,全部以特装展位参展。其中知名品牌有赛夫华兰德、荷兰海沃、广东富华、洛阳轴承等国内外知名零部件企业在N3馆展示。赛夫华兰德、广州富华等企业展会期间对新产品进行了发布。N4馆主要集中了金盛车桥、正阳科技、神力汽配、太岳板簧等本地零部件领军企业参展。北部劳斯伯格篷房分设为七大展区:车桥、钢圈、轮胎零部件展区,轻量化型材展区,环保涂装工艺设备展区,液压元器件展区,智能装备、工业自动化展区,物流装备、机加工展区和专用车后市场服务区。新技术、新品种、高附加值产品亮点纷呈,展示了更加完备的专用汽车产业链条。
前广场以主机厂商和品牌专用汽车企业为主,一汽解放、中国重汽、上汽红岩等主机厂商携新产品在梁山亮相;中集东岳、盛润汽车、沈阳捷通等企业专用车产品异彩纷呈,青特集团举办了“1000KW发电车”新品发布会。室外新能源专用车展区,淄博唐骏、山东本途、东方曼、山东创元等企业参展。产品涵盖市政环卫类、运输类、工程作业类、房车类、应急消防类及特种用途专用车七大系列。

整体来看,今年参展产品的种类和数量比上届提升10%以上。
面对突如其来的疫情,梁山县委县政府统筹疫情防控与生产生活秩序,科学安排,积极主动组织复工复产复市。制定实施应对疫情、支持企业共渡难关的十条政策,加大金融支持、援企稳岗、企业减负力度,助推企业复工复产,赢得了经济发展主动权。3月份以来,专用汽车逆势增长,产销两旺。本届“2020中国(梁山)专用汽车产业发展高峰论坛”继续委托中国汽车工业协会专用车分会、汉阳专用汽车研究所、山东省汽车行业协会主办。“高校科技成果推介及各种新产品发布会”、“忠义豪情 携手共赢”—投资环境说明会暨重点招商项目,新技术科技成果展,展品和展台评选活动、物流企业考察对接活动、科技成果及新产品推介发布会、新产品发布会等展会活动同期举办。

本届车展会精彩纷呈、亮点凸显。一是本届高峰论坛大咖云集,内容精彩。“中国专用汽车产业高峰论坛”聚焦宏观产业环境变化及影响,关注运输结构调整下的公铁联运机遇与挑战等热点,共同探讨在日趋严峻的产业环境下,专用汽车企业如何在发展战略、经营模式、产品转型、技术升级上寻求新突破,做大做强,走出国门,走向世界。中国挂车高质量发展联席会(挂车G20)强势登场,中集通华、东莞永强、梁山通亚等20家国内挂车主流制造商齐聚梁山共话发展。中国(梁山)二手车出口高峰论坛首次聚焦二手车出口市场,打造外贸新蓝海。二是再次与德国汽车工业协会深度合作,驻中国办公室总经理慕容特博士首次出席本届展会开幕式。三是中国重汽首次在展会现场设置采购对接点,让主机商和专用车、零部件等供应商实现面对面交流,打通堵点,有效促进了零部件企业进入主机厂配套体系。四是继续组织“展台与展品评比活动”,评比结果由主办方和车展组委会推送给行业及地方诸媒体平台,推动了车展会的展示水平与服务水平不断提高。

#山东新闻#【决赛来了!49个国家和地区205个项目济南云端对决】9月12日-13日,第三届中国·济南新动能国际高层次人才创新创业大赛决赛在国家海外人才离岸创新创业基地拉开帷幕。经过预赛区评审,49个国家和地区205个优秀项目从六个赛区1769个报名项目中脱颖而出,将在为期两天的决赛中竞逐大奖。

本届大赛决赛评审沿用预选赛时线上路演答辩线下评审的形式,分成大数据与新一代信息技术、智能制造与高端装备、生物医药与医疗康养、现代高效农业四个领域组。每个领域按最终评审得分排名顺序,分别确定一、二、三等奖。在参赛团队中博士、硕士学位人员比例达95%,根据大赛日程安排,9月19日将公布此次大赛获奖项目并举行颁奖仪式。#山东[地点]#


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