鉅大LARGE | 點擊量:870次 | 2018年07月31日
鋰電池遠未觸及天花板
四部委印發(fā)《促進汽車動力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動方案》,對電池性能、產(chǎn)能、安全性、材料和裝備提出明確要求。面對1000億瓦時的跨越式發(fā)展圖景,產(chǎn)業(yè)界當如何面對“層出不窮”的新技術(shù)?
中國科學院院士、清華大學材料科學與工程研究院院長南策文,他認為,全固態(tài)鋰電池會極大提高安全性和性能,但在實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化之前,尚需不斷提升現(xiàn)有技術(shù)。未來,隨著新型材料的不斷發(fā)現(xiàn),鋰電池技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展空間無限。
南策文說:和一般人理解不同,鋰離子電池和普通電子元器件不一樣,實際上是個很復(fù)雜的系統(tǒng)。比如正極、負極是多種材料復(fù)合在一起的,電解液和隔膜也可是多種的混合物。
全固態(tài)電池看似簡單,其實也很復(fù)雜。比如,液態(tài)鋰離子電池的正極層中,包含了正極活性物質(zhì),導(dǎo)電劑、電解液、粘結(jié)劑等多種成分,假如換成全固態(tài)電解質(zhì),因為正極層中沒有電解液滲透,多種成分的配比組合問題會很復(fù)雜。做液態(tài)鋰離子電池就像我們和沙子攪水泥鋪地面,加水就可以讓石子、沙子與水泥調(diào)和,但是在全固態(tài)電池沒有液態(tài)物質(zhì)參與,如何解決固態(tài)跟固態(tài)材料的界面問題并保證有效物質(zhì)的活性,挑戰(zhàn)很大。
單體電池的能量密度要達到300瓦時/千克,在現(xiàn)有技術(shù)體系上研發(fā)新產(chǎn)品,難度也不小。一旦超過400~500瓦時/千克,則更需要新的突破。從技術(shù)上來說,演進路線是按照時間進行的,但不同技術(shù)水平的電池并不是你死我活的關(guān)系,可能是并存共生的格局。這意味著,并不是出現(xiàn)新一代電池后,其它電池就會完全淘汰,可能是一個逐漸交替的過程,而且也可能并存較長時間。以鉛酸電池為例,雖然其能量密度較低,污染也較大,但到目前為止,鉛酸電池并未被鋰離子電池完全取代,而且發(fā)展得也挺好。原因就在于其成本低、安全性還可以,而且較好解決了回收循環(huán)利用等問題,所以至今一直還和鋰離子電池并存。不同電池有各自不同特點,存在于不同的適合自身的應(yīng)用領(lǐng)域。
電池的能量密度是需要綜合考慮正極和負極材料,如果發(fā)現(xiàn)新的正極材料,比容量和電壓比三元或者現(xiàn)有材料要高出很多,電池的能量密度還要上漲。鋰電池的極限,或者天花板,至少目前從技術(shù)上還看不到。如果非要確定相對的極限,作為高出目前鋰離子電池能量密度一個多數(shù)量級的鋰空氣電池,也許可以想象為極限(理論能量密度約為3500瓦時/千克),但700瓦時/千克不是極限。
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