鉅大LARGE | 點擊量：1956次 | 2021年09月15日
解讀鋰離子電池的研究現(xiàn)狀
鋰離子電池的研究現(xiàn)狀
鋰離子電池自問世以來由于其優(yōu)異的的電性能而得到了廣泛的應(yīng)用。但它的發(fā)展遠沒有停止，重要是鋰離子電池存在如下缺點：
(1)安全性需進一步提高。由于鋰離子電池的電解質(zhì)使用易燃的有機溶劑和具有腐蝕性的電解質(zhì)鹽，過充電時電解液易在高氧化態(tài)的正極材料表面發(fā)生反應(yīng)出現(xiàn)可燃性氣體，內(nèi)壓升高，電池發(fā)生脹氣、漏液等現(xiàn)象，造成用電器的腐蝕和損壞;放電時負極表面易形成鋰枝晶刺穿隔膜引起電池內(nèi)部短路，使電池內(nèi)部溫度急劇升高而發(fā)生爆炸。安全性問題大大限制了鋰離子電池的應(yīng)用領(lǐng)域。
(2)電池成本高。重要包括：廣泛采用的LiCoO2正極材料價格高;電解質(zhì)體系的提純困難，發(fā)展新一代的電解質(zhì)已經(jīng)是業(yè)內(nèi)人士共同呼吁的。
(3)大電流充放電不適合現(xiàn)有電動工具使用。由于采用有機電解質(zhì)體系，電池內(nèi)阻大，一般放電電流為0.5mA?cm-2，最大為2~4mA?cm-2只適用于中小電流的用電器使用。目前全世界的科技和工業(yè)界都在努力發(fā)展鋰離子電池及相關(guān)技術(shù)，不斷開發(fā)新產(chǎn)品，擴大市場范圍;不斷研究新型鋰離子電池材料，提高電池性能及降低電池成本。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
(4)現(xiàn)有的鋰離子電池的比能量過低，無法達到純電動汽車的應(yīng)用要求。目前行業(yè)實際商業(yè)化應(yīng)用的鋰離子電池的比能量只有100Wh/kg左右，如此低的比能量，導(dǎo)致為了達到電動汽車的行程要求，電池的重量達到1噸，如2011年在杭州試點的純電動汽車，其使用的電池是眾泰控股和海馬汽車公司生產(chǎn)的磷酸鐵鋰離子電池，每部車配備的電池重量達到1噸，這就造成了行程中有一半的能量實際上是背著電池在運行。
鋰離子電池的未來走向
雖然鋰離子電池在商業(yè)上取得了極大成功，然而其發(fā)展并非是一帆風(fēng)順的，對鋰離子電池及其研究者而言，機遇與挑戰(zhàn)并存。根據(jù)2011年的新型鉛酸電池的研發(fā)以及我國鉛酸電池行業(yè)內(nèi)的整合，日本研究工作者將鈉硫電池在儲能上的應(yīng)用，以及近年來研究所、學(xué)校關(guān)注的鋰硫電池和鋰空氣電池的發(fā)展，都將對當(dāng)前鋰離子市場造成沖擊。特別是有研究報告稱，近期美國的研究人員的一項重大技術(shù)突破將有可能是鋰空氣電池有潛力實現(xiàn)電池技術(shù)的一大飛躍，因為與標(biāo)準(zhǔn)電池相比它減輕了重量，降低了復(fù)雜度。標(biāo)準(zhǔn)電池的所有組件存儲于內(nèi)部，而鋰空氣電池使用空氣中的氧氣。然而這項技術(shù)面對的最大問題是活躍的氧氣會與其它電池組件發(fā)生反應(yīng)。研究人員發(fā)現(xiàn)了一種不會與氧氣發(fā)生反應(yīng)的電解質(zhì)材料，使電池在多次充放電后性能保持穩(wěn)定。根據(jù)研究人員的估計，在理論上電池儲存電量能達到市場上現(xiàn)有鋰離子電池的10倍。
對鋰離子電池的研究者來說，當(dāng)務(wù)之急應(yīng)通過工藝創(chuàng)新，進一步降低原材料成本，提高電池循環(huán)性能及穩(wěn)定性。從技術(shù)發(fā)展方向看，以下三方面應(yīng)給予極大關(guān)注：
(1)發(fā)展電動汽車用大容量鋰離子動力鋰離子電池;
(2)開發(fā)和使用新的高性能電極材料，尤其是高性能正極材料的開發(fā);
(3)進一步降低鋰離子電池的成本和提高電池的安全性能對鋰離子電池的商業(yè)化應(yīng)用來說，則要通過行業(yè)內(nèi)的運行管理模式調(diào)整，來達到生產(chǎn)高標(biāo)準(zhǔn)的電池的要求，其實這也是占全球40%正極材料銷量的我國最要關(guān)注的和發(fā)展的，這就如同我國為何是制造大國而不是制造強國，這種現(xiàn)象在我國的鋰離子電池市場也同樣存在，并且相當(dāng)嚴(yán)重。
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