電動(dòng)汽車正成為普通家庭購(gòu)車的選項(xiàng)之一，而續(xù)航問題是其擴(kuò)大市場(chǎng)的一大短板。近期，德國(guó)汽車品牌保時(shí)捷公布了一項(xiàng)研究成果：功率高達(dá)450千瓦的超級(jí)充電樁，充電3分鐘可續(xù)航100公里，15分鐘即可充電80%。特斯拉也發(fā)布了新一代超級(jí)充電樁，充電時(shí)間可縮短一半。這種超級(jí)充電樁技術(shù)能否幫助電動(dòng)汽車克服短板呢？

的確，超充技術(shù)將有助于電動(dòng)汽車的長(zhǎng)途出行，但尚不能徹底解決續(xù)航短、充電不便的問題。

與體積小巧的慢速充電樁相比，超級(jí)充電樁對(duì)供電線路要求高、占地面積大，無法安裝在普通車位上。考慮到建設(shè)與運(yùn)營(yíng)成本，超級(jí)充電樁多見于城市郊區(qū)、高速路沿途。相關(guān)研究結(jié)果顯示，普通消費(fèi)者用車場(chǎng)景90%以上為市內(nèi)短途出行，長(zhǎng)途出行不到10%。因此，為住宅區(qū)、辦公區(qū)與商業(yè)區(qū)的車位普及慢速充電樁，比建設(shè)超級(jí)充電樁更加務(wù)實(shí)。

此外，超充技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，不僅需要建設(shè)強(qiáng)大的充電樁，也對(duì)鋰電池性能提出了更高要求。在高達(dá)數(shù)百千瓦的充電功率下，電池可能出現(xiàn)壽命衰減問題，甚至安全風(fēng)險(xiǎn)。因此，為了與當(dāng)前鋰電池性能匹配，實(shí)際應(yīng)用的充電樁功率要比預(yù)期低很多。目前，充電基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)目標(biāo)是“夜間慢充為主，日間快充為輔”。超級(jí)快充的普及尚需時(shí)日。

如果說基礎(chǔ)設(shè)施決定了補(bǔ)充續(xù)航里程的便利性，那么鋰電池本身則直接影響續(xù)航里程的長(zhǎng)短。對(duì)傳統(tǒng)燃油車來說，想要實(shí)現(xiàn)續(xù)航里程增加一倍，只需將油箱相應(yīng)擴(kuò)大一倍，基本不會(huì)增加整車成本。這一招對(duì)電動(dòng)汽車不管用。一方面，電池價(jià)格不菲，增加電池會(huì)顯著增加購(gòu)車成本；另一方面，電池的能量密度很低，增加電池容量會(huì)顯著增加車重，從而降低續(xù)航里程。

隨著技術(shù)提高和生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大，鋰電池成本會(huì)逐步降低，而能量密度就成了主要難題。目前電動(dòng)汽車的鋰離子電池主要分為磷酸鐵鋰與三元鋰兩種。前者能量密度較低，主攻低成本與高安全性，應(yīng)用在空間較為寬松的大客車上；后者能量密度較高，主攻高能量密度，應(yīng)用在布局緊湊的轎車與SUV上。所謂三元鋰，一般是指電池的正極由鎳鈷錳三種元素組成，調(diào)節(jié)三種元素的比例可以實(shí)現(xiàn)更高的能量密度。研究發(fā)現(xiàn)，能量密度越高的元素配比，穩(wěn)定性、安全性一般也越差，這使得三元鋰電池的技術(shù)前路困難重重。

新能源的發(fā)展不是一帆風(fēng)順的。多年來，風(fēng)能、太陽(yáng)能等產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷經(jīng)起伏。其中的技術(shù)瓶頸、產(chǎn)業(yè)化掣肘等問題，仍有賴于人們共同努力去解決。電動(dòng)汽車的發(fā)展也面臨類似挑戰(zhàn)。目前，世界各國(guó)的研發(fā)機(jī)構(gòu)一方面盡可能研究鋰離子電池的極限，另一方面開始探索下一代鋰電池，例如鋰空氣電池、鋰硫電池等。其中，固態(tài)鋰電池被寄予厚望。不過，下一代鋰電池的量產(chǎn)樂觀估計(jì)仍需5—10年。在這種情況下，汽車行業(yè)開始重視氫燃料電池技術(shù)。雖然這一技術(shù)的完善可能需要更大的投入，但可以避開鋰電池的能量密度限制，為解決電動(dòng)汽車的電池難題提供了新思路。

美國(guó)能源部啟動(dòng)鋰離子電池回收獎(jiǎng)項(xiàng)目

2月18日是美國(guó)的全國(guó)電池日，許多美國(guó)人會(huì)在這一天換掉家里的舊電池，送到回收中心。而為慶祝這一非官方節(jié)日，美國(guó)能源部日前宣布，正式啟動(dòng)阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室電池回收研發(fā)中心建設(shè)，同時(shí)啟動(dòng)鋰離子電池回收獎(jiǎng)項(xiàng)目，以推動(dòng)鋰基電池中關(guān)鍵材料的回收。

自上世紀(jì)90年代初開始商用化以來，鋰離子電池的使用越來越廣泛。如今，從筆記本電腦、移動(dòng)電話到電動(dòng)汽車、儲(chǔ)能設(shè)備，鋰離子電池幾乎無處不在。隨之而來的，則是廢棄鋰離子電池?cái)?shù)量以驚人的速度增加。有研究預(yù)測(cè)，到2030年，全球報(bào)廢的鋰離子電池將達(dá)到1100萬噸以上。而目前，美國(guó)廢舊鋰離子電池的回收率卻不足5%。這一問題若不能得到有效解決，無論是對(duì)民眾身體健康，還是對(duì)自然生態(tài)環(huán)境，都將造成不良影響。

此次，美能源部在阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室設(shè)立電池回收研發(fā)中心，意在開發(fā)具有成本效益優(yōu)勢(shì)的回收工藝，以盡可能多地從廢舊鋰離子電池中回收鋰、鈷等有價(jià)值材料。而啟動(dòng)鋰離子電池回收獎(jiǎng)項(xiàng)，旨在鼓勵(lì)美國(guó)企業(yè)就廢舊鋰離子電池的收集、儲(chǔ)存、運(yùn)輸以至最終的回收利用尋找創(chuàng)新的解決方案。能源部將為該獎(jiǎng)項(xiàng)提供總計(jì)550萬美元的獎(jiǎng)勵(lì)資金。

能源部希望，通過研發(fā)中心和回收獎(jiǎng)兩個(gè)項(xiàng)目，推動(dòng)新技術(shù)開發(fā)，最終達(dá)到能從廢舊電池中回收90%關(guān)鍵材料的目標(biāo)，以減少美國(guó)在鋰、鈷等關(guān)鍵電池材料方面對(duì)外國(guó)的依賴。

鋰電池簡(jiǎn)介：

鋰電池是一類由鋰金屬或鋰合金為負(fù)極材料、使用非水電解質(zhì)溶液的電池。1912年鋰金屬電池最早由GilbertN.Lewis提出并研究。20世紀(jì)70年代時(shí)，M.S.Whittingham提出并開始研究鋰離子電池。由于鋰金屬的化學(xué)特性非?；顫?，使得鋰金屬的加工、保存、使用，對(duì)環(huán)境要求非常高。所以，鋰電池長(zhǎng)期沒有得到應(yīng)用。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在鋰電池已經(jīng)成為了主流。

鋰電池大致可分為兩類：鋰金屬電池和鋰離子電池。鋰離子電池不含有金屬態(tài)的鋰，并且是可以充電的?？沙潆婋姵氐牡谖宕a(chǎn)品鋰金屬電池在1996年誕生，其安全性、比容量、自放電率和性能價(jià)格比均優(yōu)于鋰離子電池。由于其自身的高技術(shù)要求限制，現(xiàn)在只有少數(shù)幾個(gè)國(guó)家的公司在生產(chǎn)這種鋰金屬電池。

2018年10月，南開大學(xué)梁嘉杰、陳永勝教授課題組與江蘇師范大學(xué)賴超課題組合作成功制備了石墨烯三維多孔載體，可實(shí)現(xiàn)電池超高速充電，有望大幅延長(zhǎng)鋰電池“壽命”

發(fā)展歷史

自從2007年蘋果公司發(fā)布智能手機(jī)，隨后又推出平板電腦以來，全球便進(jìn)入了智能化時(shí)代，對(duì)智能手機(jī)和平板電腦的強(qiáng)烈需求快速推動(dòng)了數(shù)碼鋰電池的銷量，其中以手機(jī)鋰電池銷量最大。

據(jù)《2013-2017年中國(guó)鋰電池行業(yè)產(chǎn)銷需求與投資預(yù)測(cè)分析報(bào)告》數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2012年我國(guó)新能源汽車、電網(wǎng)儲(chǔ)能、特種車、通信基站等領(lǐng)域的成品鋰電池組市場(chǎng)規(guī)模為35億元，比2011年的26億元增長(zhǎng)34.6%。其中新能源汽車的應(yīng)用占比為57%。

2012年數(shù)碼鋰電池行業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的快速調(diào)整，一方面使軟包鋰電池、圓柱鋰電池的銷量快速增加，并保持30%以上的增速，另一方面又使鋁殼方形鋰電池的市場(chǎng)規(guī)模迅速萎縮。整個(gè)數(shù)碼鋰電池行業(yè)正在經(jīng)歷深刻的變化，對(duì)投資者而言，能否在變革中把握市場(chǎng)趨勢(shì)的變化決定了公司未來命運(yùn)。

應(yīng)用

隨著二十世紀(jì)微電子技術(shù)的發(fā)展，小型化的設(shè)備日益增多，對(duì)電源提出了很高的要求。鋰電池隨之進(jìn)入了大規(guī)模的實(shí)用階段[4]。

最早得以應(yīng)用的是鋰亞原電池，用于心臟起搏器中。由于鋰亞電池的自放電率極低，放電電壓十分平緩。使得起搏器植入人體長(zhǎng)期使用成為可能。

鋰錳電池一般有高于3.0伏的標(biāo)稱電壓，更適合作集成電路電源，廣泛用于計(jì)算機(jī)、計(jì)算器、手表中。

鋰離子電池大量應(yīng)用在手機(jī)、筆記本電腦、電動(dòng)工具、電動(dòng)車、路燈備用電源、航燈、家用小電器上，可以說是最大的應(yīng)用群體。