動(dòng)力鋰離子電池技術(shù)大致可以分為三代，以正極材料來(lái)劃分，一代正極材料，一代動(dòng)力鋰離子電池。2010年的時(shí)候是第一代動(dòng)力鋰離子電池技術(shù)，重要是錳酸鋰正極材料；第二代動(dòng)力鋰離子電池重要是三元鋰電和磷酸鐵鋰作為正極材料，現(xiàn)在是風(fēng)景正好，兩種技術(shù)各有優(yōu)缺點(diǎn)，都要繼續(xù)提升。
未來(lái)動(dòng)力鋰離子電池技術(shù)，長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看是全固態(tài)電池，近期來(lái)看是是現(xiàn)有電池技術(shù)在材料上的持續(xù)創(chuàng)新,電池的正負(fù)極材料、電解液\隔膜等材料技術(shù)，都還有繼續(xù)往前走、繼續(xù)提升的可能。因?yàn)槿蜮捹Y源緊缺，三元電池降鈷是大趨勢(shì)。此外，三元電池還有降鎳和升鎳不同的技術(shù)路線，降鎳是把三元變成二元的鎳錳酸鋰；升鎳則是做高鎳電池，讓電池能量更高。
從技術(shù)研發(fā)展來(lái)看，無(wú)論是鐵鋰還是三元，今天都已經(jīng)看到了能量密度提升40%的可能性，以及成本進(jìn)一步降低的可能性,即在幾年內(nèi)出現(xiàn)第三代鋰離子動(dòng)力鋰離子電池。

下一代動(dòng)力電池怎么樣？

什么叫下一代動(dòng)力鋰離子電池？從過(guò)去10多年的發(fā)展過(guò)程來(lái)看，電池技術(shù)發(fā)展迭代得很快。正因?yàn)殡姵丶夹g(shù)的進(jìn)步，讓車輛的電動(dòng)化程度得到快速的提升?？偟膩?lái)看，動(dòng)力鋰離子電池技術(shù)大致可以分為三代，都以正極材料來(lái)劃分，一代正極材料，一代動(dòng)力鋰離子電池。2010年的時(shí)候是第一代動(dòng)力鋰離子電池技術(shù)，重要是用錳酸鋰作為正極材料，典型的車輛是日產(chǎn)聆風(fēng)，一次充電里程在200公里左右。今天第一代動(dòng)力鋰離子電池已經(jīng)走向了低速車和兩輪車為重要應(yīng)用。
今天，大家買電動(dòng)汽車總是問(wèn)是三元的還是鐵鋰的，這是三元和鐵鋰離子電池均是第二代動(dòng)力鋰離子電池技術(shù)，基于第二代正極材料即磷酸鐵鋰和鎳鈷錳(鋁)三元氧化物正極材料?，F(xiàn)在電動(dòng)汽車一次充電里程比第一代新增了一倍多，第二代電池現(xiàn)在是風(fēng)景正好，鐵鋰離子電池應(yīng)用從大車到小車，從動(dòng)力到儲(chǔ)能，三元電池驅(qū)動(dòng)純電動(dòng)汽車的續(xù)航里程不斷提升，已經(jīng)升到600-700公里。三元和鐵鋰離子電池各有優(yōu)缺點(diǎn)，鐵鋰離子電池安全性高，成本低一些，但車輛續(xù)駛里程不夠長(zhǎng)，三元電池使車輛的里程變長(zhǎng)，但還是貴了一些，安全性要進(jìn)一步提升，所以要接著往前走。
我們現(xiàn)在講的下一代動(dòng)力鋰離子電池技術(shù)，我的理解就是第三代。第三代動(dòng)力鋰離子電池技術(shù)是什么？遠(yuǎn)期的目標(biāo)是全固態(tài)鋰離子電池。近期來(lái)看，是現(xiàn)有鋰離子電池技術(shù)在材料上的持續(xù)創(chuàng)新。
正極材料還有沒(méi)有往前走的可能？有。從錳酸鋰開(kāi)始，后面還有什么可以用作正極材料？有高電壓的尖晶石鎳錳酸鋰和高比容量的鎳酸鋰。負(fù)極材料，也能往更高比容量的方向走。
但第二代到第三代動(dòng)力鋰離子電池技術(shù)的提升，不太可能像之前一代走向二代相同，帶來(lái)續(xù)航里程的翻倍上升。動(dòng)力鋰離子電池技術(shù)從第二代到第三代，預(yù)期續(xù)航里程上提升50%左右，成本下降50%左右。
因此，第三代動(dòng)力鋰離子電池技術(shù)中，相較于續(xù)航里程等性能的提升，成本下降更重要。降成本的話，材料應(yīng)該往哪個(gè)方向發(fā)展？三元材料的種類多，但有一點(diǎn)是很明確的，降鈷是大趨勢(shì)。全球鈷資源鈷資源確實(shí)是越來(lái)越少。鋰資源現(xiàn)在還不太清楚，因?yàn)楦嗟匿嚨V正在被發(fā)現(xiàn)，還有更多的鋰在海水里面。
然后是鎳的問(wèn)題，從儲(chǔ)量來(lái)看今后鎳可能也不夠用了。動(dòng)力鋰離子電池技術(shù)上也有降鎳和升鎳不同的路線。降鎳，是把三元變成二元的，如鎳錳酸鋰離子電池；升鎳的辦法是做高鎳電池，讓材料的比容量更高。下面，重要講一下動(dòng)力鋰離子電池降鎳和升鎳這兩個(gè)技術(shù)方向。
降鎳的技術(shù)方向，關(guān)鍵的材料是鎳錳酸鋰。第一代動(dòng)力鋰離子電池正極材料錳酸鋰中1/4的錳換成鎳以后，尖晶石結(jié)構(gòu)不變，做成的電池電壓就提高了，它跟石墨配對(duì)，電池的電壓能達(dá)到4.5V往上。大家了解，磷酸鐵鋰離子電池的標(biāo)稱電壓是3.2V，三元電池的標(biāo)稱電壓是3.6V，這個(gè)能到4.5V，電壓提升了，電池的能量密度就有優(yōu)勢(shì)。
如今，三元電池車型的續(xù)航里程能做到700多公里，但是安全性稍微弱一點(diǎn)，價(jià)格也偏高一些，磷酸鐵鋰車型的里程也能夠接近600公里，價(jià)格會(huì)便宜一些。第三代動(dòng)力鋰離子電池技術(shù)重要解決的就是怎么能夠做到既有很長(zhǎng)的里程，又保證安全，還有更低的價(jià)格。從技術(shù)原理來(lái)看，鎳錳酸鋰離子電池有機(jī)會(huì)做到更長(zhǎng)的里程，更高的性價(jià)比，同時(shí)更安全，但高壓體系壽命上往往有問(wèn)題，怎么能夠保證該材料做成的電池具有長(zhǎng)壽命。
近20年我們重要在做這個(gè)事情。業(yè)內(nèi)有觀點(diǎn)認(rèn)為碳酸酯做電解液不行，我們認(rèn)為是可以的。經(jīng)過(guò)十幾年的研發(fā)測(cè)試，今天我們還是用碳酸酯，碳酸乙烯酯，碳酸甲酯這些溶劑來(lái)配制電解液，還是用石墨負(fù)極，能夠做得比高鎳三元電池的循環(huán)壽命還要好，不僅僅是在室溫下，在高溫下也沒(méi)問(wèn)題，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)已經(jīng)充分證明。

我們是怎么做到的呢？過(guò)去，鎳錳酸鋰很難實(shí)際應(yīng)用，因?yàn)榻o它充電充到4.9V的時(shí)候，壽命短的問(wèn)題出來(lái)了，人們還解決不了。我們通過(guò)特殊的界面層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)突破，即使是在高溫下面，電池也仍然有很好的壽命。就材料來(lái)說(shuō)，（充放電）兩千多次以后還有90%以上的容量，有關(guān)全電池來(lái)講，也有兩千次以上的壽命，優(yōu)于今天采用高鎳三元材料的電池。
近年，中科院的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，從北京到廣東的松山湖材料實(shí)驗(yàn)室正在做（鎳錳酸鋰離子電池）全鏈條的開(kāi)發(fā)，從材料的技術(shù)到極片的技術(shù)，電解液也在做一些功能性的調(diào)整，重要是為了克服鎳錳酸鋰離子電池的重要缺點(diǎn)，即高溫下面的循環(huán)壽命問(wèn)題。解決了壽命問(wèn)題，該電池其它方面的優(yōu)點(diǎn)都很明顯，高能量密度，高倍率性能，特別是低溫下的高倍率性能，還有成本的優(yōu)勢(shì)，也更安全。
從圖表可以看出，跟今天的磷酸鐵鋰離子電池相比，同樣的100Ah的電池，把磷酸鐵鋰換成鎳錳酸鋰做一下改進(jìn)，負(fù)極不改變，電解液基本成分也不改變，做工、外殼都不要改變，就能夠?qū)崿F(xiàn)電池密度的提升，電池容量同樣達(dá)到100Ah，電池電壓提升了40.6%，這樣電池的單位體積能量提升了40%，成本還能有每瓦時(shí)20%左右的降幅。這是材料去鈷降鎳的結(jié)果。
還有一個(gè)技術(shù)發(fā)展路徑是升鎳，現(xiàn)在行業(yè)里大家做升鎳正極電池的積極性很高，到全世界去搶鎳資源。因?yàn)榘讶姵卣龢O里鎳的量提升，正材料比容量可以從160提高到180，繼續(xù)提升到200mAh/g。但這里面也有要解決的問(wèn)題：做高鎳電池的時(shí)候，怎么保證有很好的循環(huán)壽命和穩(wěn)定性。
在國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)專項(xiàng)的支持下，行業(yè)正在加緊做高鎳電池正極梯度材料研發(fā)。極限在哪里呢？極限是做到全鎳，把鈷完全去掉，做鎳酸鋰離子電池。
從目前第三代電池技術(shù)的研發(fā)來(lái)看，無(wú)論是磷酸鐵鋰還是三元鋰電，今天都已經(jīng)看到了能量密度提升40%的可能性，以及成本進(jìn)一步降低的可能性。比如三元電池第三代假如走向鎳酸鋰的升級(jí)版，能量密度大概能提升40%，續(xù)航從今天的不到700提升到1000Wh/L；鐵鋰的能量密度同樣可以提升40%，還可以把成本再降20%。
再遠(yuǎn)一點(diǎn)，就是全固態(tài)電池，這是革命性的技術(shù)，科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃新能源汽車專項(xiàng)希望通過(guò)原理創(chuàng)新開(kāi)發(fā)出全固態(tài)電池，等下一代600Wh/kg的電池做出來(lái)時(shí)，動(dòng)力鋰離子電池不僅僅能開(kāi)汽車，也應(yīng)能夠滿足電動(dòng)飛機(jī)的動(dòng)力需求。這就是是我簡(jiǎn)要的介紹，請(qǐng)大家批評(píng)指正。