5月22日，CIBF2018 第十三屆中國國際電池技術(shù)交流會展覽會在深圳會展中心開幕。美國賓夕法尼亞州立大學(xué)王朝陽教授在技術(shù)交流會上發(fā)表主題演講。以下是演講正文：

我想說一下解決用戶痛點的動力電池的新技術(shù)，之前的演講嘉賓來自于三星，他們都已經(jīng)講到了主要的觀點，包括客戶的痛點，我覺得新能源汽車已經(jīng)非常成功，但是我們還是有些問題可以解決。我們現(xiàn)在有些主要的市場，要注意主要的市場。在此，我想要從一個點到基本面的研究和大家分享一下我的研究成果。在這里，我會和大家來強(qiáng)調(diào)一些電池方面的創(chuàng)新技術(shù)。看一下電動車方面所有可能的創(chuàng)新技術(shù)。

首先和大家分析一下痛點是什么，然后會討論全氣候動力汽車的環(huán)境實驗，我們叫ACB。我會和大家說一下我們的進(jìn)步。另外會聊一下快充電池，簡稱FCB。如果我有足夠的時間，我還想說一下長壽命的電池，簡稱LCB。我覺得這三點可以結(jié)合起來。最后要和大家分享我們所用的非常強(qiáng)有力的工具，可以用它來更好的幫助我們做研究，叫AutoLion，最后是小結(jié)和展望。

這個照片是全氣候動力電池極寒環(huán)境的試驗。我們在不同的平臺上都進(jìn)行了檢測。我的PPT有些是中文，有些是英文，我覺得大家都會理解的。

從用戶角度而言，他們?nèi)耘f有很多體驗方面的痛點，比方說續(xù)航里程特別短，成本太高，壽命太短。同時太不安全，這些是比較主要的問題，如果在表現(xiàn)而言，它也不是那么盡如人意。我們看一下圖片，來自特斯拉，他們從0到100米5秒中達(dá)到的速度，這對于電動車而言是非常好的表現(xiàn)。但是這種快速的發(fā)展僅僅是在室溫或者常規(guī)的角度而言，如果我們看到電池的功率，它里面有電阻，它的內(nèi)組隨著溫度的降低也在升高，零下20度到30度可能有9倍的電阻，所以整個電池?fù)p耗是非常高的。你用真實的充電情況，比方說零下20度是非常慢速的騎車，他們會說車移動太慢，不要著急。另外一個體驗是充電方面的問題，一旦聊到快速充電、超快速充電，這個圖片是一個產(chǎn)品的宣傳圖，大家可以看到，他們可以在室溫當(dāng)中進(jìn)行快速充電。如果在0度以下、10度以下，充電的時間就會極大的增長。

在現(xiàn)實當(dāng)中，如果有真正的快充，就會比較好，如果現(xiàn)在充電，充電站就變成停車場。對于擁擠的大城市而言，快充確實是比較好的方式。另外可以想一下加油站，加油站并不依賴于外溫，我們沒有這樣的感覺。對于電動車而言，你的充電是對于室溫、外溫依賴度很高。我們所需要做的研究是進(jìn)行全氣候的電池研究，那就是讓電動汽車去燃油車能去的地方，做燃油車能做的事情，我們需要非常一致的開車體驗，解決用戶體驗的痛點，讓電動汽車打動化的電池技術(shù)。這個技術(shù)讓你和做燃油車一樣的事情。

這樣的理念是非常簡單的，你會有非常常規(guī)化的電池。有鎳，有鎳鉑，連接到正極、負(fù)極，就完全可以控制你自己的室溫充電。每分鐘的充電速率可以達(dá)到100-200，它是完全超傳統(tǒng)化的技術(shù)，而另外的加熱的技術(shù)是從內(nèi)至外的，是非常快的。有這樣的技術(shù)，你可以做很多的事情。當(dāng)然，你所需要消耗的能量也是非常少的。我們是兩年之前發(fā)現(xiàn)了，我們在Nature上有些發(fā)表。比如零下20度進(jìn)行自加熱，大概只需要12.5秒進(jìn)行自加熱，就可以達(dá)到快速充電。零下30度也是30秒下可以進(jìn)行自加熱，加熱到電池可以充電。對于零下40度、50度都是這樣子的，它是非常簡單的結(jié)構(gòu)，但是非常有用。在此，你完全沒有等待時間，我們是有這種算法能夠看到寬溫差的處理是什么樣的，如何在相對低溫的環(huán)境之下去進(jìn)行充電，然后你在開車的時候，停下的時候，就讓電池休息一下。所有的電流就會進(jìn)入鎳鉑當(dāng)中，電池會很快升溫。當(dāng)你開車的時候就會進(jìn)行自加熱，大概達(dá)到20攝氏度，會達(dá)到日常充電的狀態(tài)。比方說從0度到20度，大概只有13秒。即使在零下40度，只是在2分鐘內(nèi)就完全可以達(dá)到最佳的狀態(tài)。達(dá)到最佳狀態(tài)的時候，就可以有很好的表現(xiàn)了。比方現(xiàn)在ECB用的LIB，就實現(xiàn)了零下30度80%的室溫巡航范圍。

在未來，如果能夠繼續(xù)用更多好的能量密度電池，我們可以把比例提升到92%，所以室溫不再影響充電。我們要知道加熱的過程中，損失的能力還會更少，這是非常簡單的技術(shù)能幫助我們解決溫度敏感的問題。另外，我們還可以做內(nèi)部功率增強(qiáng)，這條黑色的線是傳統(tǒng)的鋰電池，如果你用零下20度的例子，比方最開始是零下20度，SOC是100%，用10秒之后，你可以用到的功率很低，你用自加熱，在10秒內(nèi)，內(nèi)部的溫度就從零上10度，SOC變成97%，所以在后來的方面，你的功率和傳統(tǒng)的鋰電池功率是一致的。這是我們所需要的功率。當(dāng)然，對于不同的電池而言都會有不同的表現(xiàn)，它可以表現(xiàn)的非常快。就好像是以傳統(tǒng)的方式來進(jìn)行快速的充電，當(dāng)然，你還可以用一些其他的實驗，比方說快速充電。這是非常典型的CCCV算法，我們可以假設(shè)室溫是T1，我們做快速充電，用自加熱的方式提升到T2，我們可以看到它的極化，自有電壓也會有些提升，我們可以做CV，在這里看到用CCCV，觀察完全一樣。如果我們想要改善這種傳統(tǒng)的方式，我們要在CCCV之前加一個自加熱，在充電之前再自加熱，我們有這樣的結(jié)構(gòu)，一旦這個電池有這樣的方式，我們叫ACT，那就是激活的過程，那就可以去進(jìn)行自加熱，也會把T1到T2的溫度一下提升了。你把溫度開關(guān)關(guān)掉，它的溫度又回到正常，它在加熱的過程當(dāng)中，溫度就是保持在T2，你的電池加熱的方式，它的電壓就會增強(qiáng)，我們把它叫HCCV，即充電之前進(jìn)行加熱的方式。

這是非常容易的算法方式，可以應(yīng)用到不同的場合當(dāng)中。我們可以在任何溫度當(dāng)中進(jìn)行15分鐘保證充電的方式，比方說0度甚至零下50度的溫度進(jìn)行15分鐘的快速充電。另外，我們可以看一下前面的變化不太多，其實是在進(jìn)行自加熱。所以它的電壓是保持一致的，如果我們從30秒到70秒，這是取決于周圍溫度，我們也就可以看到它的溫度達(dá)到理想的狀態(tài)，我們把這個開關(guān)關(guān)掉，就可以進(jìn)行快速充電。如果我們看到總體的充電時間和加熱的時間，可能0度是30秒，如果零下20度大概是46秒，這種預(yù)加熱總體的時間其實就是藍(lán)色的柱子，它和周邊的溫度差別并不是特別大，從0到負(fù)50度這是非常大的溫幅，這是我們共同的算法。它的運算形式非常好。

我們看一下它的循環(huán)壽命，我們看一下它的基線，如果你做3C的25攝氏度，只要做幾個循環(huán)，你可以做10度的3NC，可以做0度的3.5C，可以到達(dá)室內(nèi)溫度是2500，如果用FCB，可以類比3.5C，這個是0攝氏度的環(huán)境溫度，我們做這樣的循環(huán)，我們用紅色的點來表示，它的循環(huán)的數(shù)量在增加。在更快速的充電，極端快速的充電就是10分鐘 6C到80%的電量，我們把它稱之為極端的快充項目，這是美國能源部提出來的，正在實施。室內(nèi)溫度是20-25攝氏度，我們想加快這樣的過程。T2加高的溫度是40-60攝氏度。紅色的曲線是電池溫度的變化，我們需要25秒鐘來把它進(jìn)行電池的自加熱，25秒鐘，然后把它關(guān)掉，做6 個C的充電，能夠到達(dá)60%，10分鐘就可以6個循環(huán)，就可以到達(dá)80%。這里的溫度提升非常小，這給我們展示的是我們的電池性能非常棒，有非常好的性能。當(dāng)容量到80%，經(jīng)過6個C，這是我們循環(huán)的圖片、循環(huán)的剖面，經(jīng)過很多循環(huán)以后，大家可以看到電池的溫度很快可以下降，一旦快充結(jié)束的時候，電芯的溫度也可以很快下降，周邊的空氣冷卻也是非常的快。循環(huán)壽命可以到3000，我們可以看一下6C充到80的情況，到2.7V，我們可以到1000個循環(huán)，每個循環(huán)會有300Km，這是非常快速充電的情況。FCB適合所有周邊溫度，并且保證各種各樣的應(yīng)用場景。

這是極端快速充電的情況。自我加熱的結(jié)構(gòu)創(chuàng)造了一個溫暖的條件，能夠激活最動態(tài)的充電倍率，它的性能就可以得到一個非常好的提升。和傳統(tǒng)的鋰電池相比，它的充電后的溫度會有很快的回溫，很多人會問，你如何應(yīng)對這樣的循環(huán)周期？你的材料暴露在高溫當(dāng)中，有0.3的時間，更多的是周邊的溫度。電池暴露的時間是0.3到提高的問題，99.7的周邊溫度。使用了這種技術(shù)，我們會有一種新的概念，可以把它變成現(xiàn)實，這就是移動充電車。最早，這個概念是寫在紙上，完全無法實現(xiàn)。因為我們有冷車低于10度如何處理，但是FCB的汽車在任何時候都可以實現(xiàn)。

長的壽命周期的電池會超過很多的公里，它可以持續(xù)50年，可以轉(zhuǎn)變?yōu)?M公里，電池的壽命是超過50年。高能量EV的電池是220-240每公斤的瓦時，現(xiàn)在是三到四千的周期。現(xiàn)在LCB是65-30-15，鋰電池是195、90到120，一年后，我們會發(fā)布這個技術(shù)。我們通過計算，能夠?qū)崿F(xiàn)15，這是非常小的計算。我們需要1500個，我說的是這些數(shù)值。

發(fā)展非常快，中國的發(fā)展令人吃驚。我剛剛說的是高能量的電池是220到240，瓦特小時每公斤，它可以到達(dá)三四千的循環(huán)。現(xiàn)在對商業(yè)化的應(yīng)用還有很多空間，比如2018年春節(jié)前要完成低溫賽區(qū)的試驗，2019年到2020年有示范考核的情況要把它完成。現(xiàn)在FCB的電池是在一些小車上，在公車上進(jìn)行測試。我們有全面在外部的充電站，這個是72小時，所有的汽車是浸泡在零下40度的溫度當(dāng)中，沒有任何保持溫度的做法。這種新能源車10分鐘就像正常的車一樣開走，它的加速賭是每小時0-100公里，同時實現(xiàn)快充。順豐有很大的隊伍來推動這樣的技術(shù)。

寶馬推廣的技術(shù)，這是全耐候性的電池，是寶馬車發(fā)布的。

AutoLion3，是由GT公司發(fā)布的，來自PE基金，它現(xiàn)在變得越來越快。

總結(jié)，我們發(fā)現(xiàn)鋰電池可以自我加熱，非常快，而且非常一致的進(jìn)行加熱，它可以創(chuàng)造一個模式的轉(zhuǎn)變在能源、在電力方面，可以急需到達(dá)高的電力，是可期的，是能實現(xiàn)的，而且是可調(diào)的，它是快速、均勻自熱電池。我們還可以調(diào)整它的電化學(xué)界面，這樣可以通過熱刺激打開無限的機(jī)會，它是可信賴的。在壽命、成本等等方面都是非常好的。

提問：聽上去是很好的技術(shù)。如果真的可以落地，那我們都會失業(yè)，如何看待未來技術(shù)的發(fā)展？

王朝陽：非常好。這就是我所想到的，在現(xiàn)實中也要看到，很多東西要落地需要花很多時間，所以我們必須耐心，我們要將實驗室的結(jié)果變成商業(yè)的產(chǎn)品，它是需要花時間的，我們需要做很多的驗證、很多的測試，還包括很多的電動車的測試，比如在冬奧會的試運行，我們有很多的電動汽車，很多車跑3-5年才能確定每件事已經(jīng)確定。作為應(yīng)用要花很多時間，但是現(xiàn)在確實看到一些早期的技術(shù)采納者，我們現(xiàn)在有更多早期的采納者宣布他們會采納更多先進(jìn)的技術(shù)。

提問：這是非常令人印象深刻的描述，這是非常快的一種快充方法，當(dāng)您說到15分鐘充電時間在全天候的充電，這是完全充電的方式嗎？第二個問題是自發(fā)熱的情況是非常低的溫度，你會不會產(chǎn)生什么不好的情況？

王朝陽：FCB的循環(huán)壽命非常長，我們注意到這方面的剖面圖，像SCI膜的情況。一旦你有能力提高內(nèi)部的電芯溫度，我們可以控制溫度。我們說的電解質(zhì)的設(shè)計是在低溫設(shè)計，我們說的是一般正常的電解質(zhì)應(yīng)用，并不是低溫專門設(shè)計的。作為戶外的，這似乎像魔力一樣，我們有充電相關(guān)的數(shù)據(jù)，我們可以在室外充到100度，這些電解液都已經(jīng)凍在一起，但是充電過程中，并不是來自于電芯，不管溫度有多低，仍然有電源可以讓電解質(zhì)升溫。

提問：你是不是會看見第一秒或者十秒出現(xiàn)電伏下降的情況？

王朝陽：我們有一個開關(guān)，我們不會觸碰任何材料在預(yù)加熱的過程中，我們有一個內(nèi)部的加熱器，所以不會看到電壓的變化。

（根據(jù)速記整理，未經(jīng)嘉賓審閱）