2020年9月27-30日，第二屆世界新能源汽車大會在海南省海口召開，本次大會以「共克時艱、跨界協同、合作共贏」為主題，為進一步加強國際交流與合作，加速突破新能源汽車市場化障礙，加快推進「電動化、智能化、共享化」融合發展，由中國科協、海南省人民政府、科學技術部、工業和信息化部、國家市場監督管理總局共同舉辦。其中，在9月29日舉辦的「先進動力電池技術創新」主題峰會上，加拿大國家工程院院士、加拿大皇家科學院院士、上海大學教授張久俊發表精彩演講。
其主要觀點如下：
1.在發展新能源汽車的狀態下，目前主要是發展液態電池和鋰電池，燃料電池也是一個方面，鋰離子電池、鋰硫電池、鋰空氣電池要繼續的發展，目前從液態逐步的過渡到固態，這樣才能達到能量密度的目標500Wh/kg；
2.能量密度、功率密度和壽命的進一步增加，仍然是研究的熱點。
以下內容為現場演講實錄：
尊敬的各位同事，大家好！我是張久俊，我來自上海大學，非常感謝大會給我這樣一個機會和大家共同分享關於全球鋰電池技術，以及在電動汽車上的應用，我主要講目前的狀態、存在的挑戰以及前景。
我的報告分為四個方面。
目前，全球燃油車大約有1億三千萬輛，這麼多燃油汽車給我們的大氣排放了很多有害的氣體，這些有害的氣體威脅到人類可持續發展。我們要發展新能源汽車，目前，新能源汽車發展的一個走向非常明顯，首先，世界各個發達國家都把發展新能源汽車上升為國家戰略，比如說，德國、英國、法國、印度等國家都把時間安排到2040年禁售燃油車，中國也在考慮做這個事。另外，我們也要達到一個目標，這個目標是到2040年全球溫度比較在2度之內，因此，要達到這樣的目標就要發展新能源汽車6億輛左右。新能源汽車發展是一個趨勢，其中新能源的動力就是我們的電池。
關於電化學電池我簡單地跟大家分享一下，電化學電池包括很多，比如說液流電池、鋰硫電池等，這都是電力化學的技術。電化學電池有哪些標準？最高能量、功率密度的汽車是燃油車，與燃油車相比，電池地能量密度、功率密度還相差很遠。五個大標準衡量電池，首先是能量密度，當然是越高越好，能量越好續航能力越長；二是功率密度，功率密度是電池多長時間內完成充放；三是循環壽命；四是價格，價格越低越好，再好的電池如果太貴了沒有人買；五是安全性，電池一定要安全，如果不安全肯定不能用於產業化。
這個表是根據能量密度、功率密度列出的電池，包括鋰硫電池等，他們的循環壽命、價格等在這裡面可根據不同的應用、要求選擇電池。雖然液體電池還沒有產業化，比如說鋰硫電池、鋰空氣電池還沒有產業化，但都是發展方向。
重點講一下鋰離子的發展，今天全球鋰離子的發展尤其是技術上的狀態。鋰離子的應用範圍很廣，比如說汽車領域的應用，在電網領域的應用，在家用電器應用，比如說手機的應用，在航天工業、軍事領域都有應用。首先是汽車裡面的鋰離子，鋰離子有很大的優勢是能量密度和工業度很高，但是也有缺陷，循環壽命還不是這麼高。另外是安全性也值得關注，安全性是最重要的，安全第一。在這方面，我們以往做了很多工作，尤其在鋰硫電池的電極材料上做了很多工作，發展了一些納米材料。第二個鋰電池類型是鋰硫電池，鋰硫電池的能量密度很高，鋰硫容量可以達到500一600Wh/kg，目前可達到300Wh/kg，也有很大的優勢，就是能量密度高，又便宜，劣勢是目前的發展還沒有達到好的循環壽命，安全性也值得關注。
第三類是鋰空氣電池，鋰空氣電池的最大優勢是鋰能量密度更高，幾乎是鋰離子電池的10倍還多，但是，目前還在發展的過程中，就是因為它的循環壽命不夠，但這是一個很重要的發展方向。鋰空氣電池方面我們也做了一些工作，發展電極材料、納米材料，做鋰空氣氫空氣的電池。目前，世界上對鋰電池主要的現狀是什麼呢？我這個表裡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國有名的公司，他們使用的電池型號、能量密度可以看到，現在最好的能量密度可以達到300瓦時/公斤。其他公司也都發展，當然取決於電池用的不同的材料。
鋰離子電池在汽車領域的應用，目前我們強調的是續航裡程，續航裡程達到400公裡，但是到2030年就要達到700公裡，這樣就需要電池的能量密度大約是350Wh/kg，體積能量密度要達到1000Wh/kg。
這個表裡列出了2020年1一6月份世界有名的電池公司發貨的數量，以及電池的能量密度，可以看到，特斯拉model的能量密度達到260Wh/kg，整個電池的系統能量密度也可以達到167Wh/kg，其他的公司也比較接近這個數，整個電池體系能量密度大約在150Wh/kg的狀態。
在哪些方面需要提高鋰離子？有10個方面，我在這裡給大家看一下雷達圖，雷達圖外面的綠線是要達到的目標，紅線是目前的狀態，相差還有很大的差距。能量密度是最重要的一個參數，它就是一個標杆鋰電池進展到深入程度。這是中科院李紅教授的一個圖，我拿來跟大家分享一下，這個圖表明了我們隨著年份的增加，能量密度提高的分量，2020年最好可以達到400Wh/kg的狀態，2030年要求能量密度達到500Wh/kg。這樣的發展方向是很高的指標，需要在這方面花大力氣。
我們在提高能量密度的同時還要注意循環壽命，這個圖裡表明了電池能量密度越高壽命越短，能量密度越低壽命越長，這是我們發展提高能量密度的同時，一定要注意循環壽命也是非常大的參數。尤其是鋰離子電池目前面臨哪些問題呢，第一列是主要的問題，第二列是這些問題造成的電池性能衰減問題，在這個過程中也有進一步提高的措施，也有方法。後面的不跟大家仔細的分享了。目前我們發展的方向是全固態鋰離子，我的PPT裡列出的是材料系統、方法，鋰離子主要在四個方面發力，一是發展氧化物的電解質，二是發展硫化物的電解質，三是聚合物的電解質，四是固態電解質之間的界面問題，兼容性和穩定性。
目前，鋰電池發展的狀態是什麼樣的呢？我在左邊列出了世界上有名的公司做的電池，這個表列出的是他們目前做的情況，大家都在積極的做這方面的工作，這是一個非常大的方向。我們發展鋰離子，進一步的從業態鋰離子發展到固態鋰離子，在電池類型方面有三個方向發力，第一個是鋰離子電池，第二個是鋰硫電池，第三個是鋰空氣電池。
鋰硫電池為什麼目前還沒有產業化，主要是存在四個問題，第一個是硫的產業性很低；第二個是充分裂的過程中體積造成了循環壽命的減少；第三是安全，因為用的是鋰金屬陽極安全性也是值得考慮；第四是硫還原了以後要溶解，產生了相同的效應，這也是一個很大的問題。所以，就是這四個問題造成還不能大範圍的應用。
對於鋰空氣電池存在四個方面的問題，一是鋰空氣電池在空氣上，氧的還原和氧的溢出，目前還沒有發展出非常好的雙功能催化劑，無論是活性還是穩定性都沒有達到效果。二是現在有好一些的是貴金屬鉑金，但是，催化劑的價格很高，對於大規模的產業化不利。三是鋰空氣電池反應過程中生成的氧沉積物會把電極堵死，阻止進一步的反應。四是電解質對少量的微分水量很敏感。鋰空氣方面有四個方面繼續努力，一是發展空氣鋰電池。二是大力發展雙功能催化劑，在活性和穩定性上下工夫，主要是對氧的溢出和陽還原的兩種反應。三是發展過濾模。四是發展固態的電解質，以及混合的電解質，使得鋰空氣電池的壽命進一步提高。
總結幾個方面：首先，使用燃油車是一種不可持續的方式，主要是燃油車排放中大量的二氧化碳等有害氣體對環境造成汙染，使人類的生存造成威脅性。這樣就要發展新能源無汙染的汽車解決這樣的問題，增加可持續性。在發展新能源汽車的狀態下，目前主要是發展液態和鋰電池，燃料電池也是一個方面，鋰離子電池、鋰硫電池、鋰空氣電池要繼續的發展，目前從液態逐步的過渡到固態，這樣才能達到能量密度的目標500Wh/kg。目前，怎麼達到500Wh/kg的目標，還需要進一步的增加能量密度、功率密度和壽命，這三項仍然是研究的熱點，當然，電池的價格也需要安全。還有一個是安全性，鋰電池的安全性也擔心，尤其是三元體系的安全性有問題，怎樣提高安全性，因此安全第一。還有一個強調的方面是，目前正在發展的概念狀態，像鋰二氧化碳電池以及無陽極的鋰電池，目前這兩個方面概念非常新，在這面要下力氣，尤其是可使用性方面下力氣，達到大於500Wh/kg的目標。
這個PPT是我、我的博士後以及我的同事過去發表的編著的英文書，這套書大家感興趣的可以上網查一下。
上海大學目前正在發展鋰電池，這個照片是我們鋰電池中心的老師和研究生，他們在這方面做了很多的工作，感謝他們。
謝謝大家聽我的報告，如果有問題可以聯繫我，我們繼續討論，感謝大家。
（註：本文根據現場速記整理，未經演講嘉賓審閱）