鉅大LARGE | 點擊量：428次 | 2022年08月24日
鋰硫、鋰空氣都不靠譜，革新型鋰電池可能才是王道？
九月二十六日，百人會產業培訓新能源汽車產業高級研修班(華東班)在上海開班，聚焦電動汽車核心技術突破和創新，多位知名學者專家和行業專業人士就動力鋰電池發展趨勢和前沿技術表達了自己的觀點。
核心總結
根據黃學杰和艾新平兩位老師的講課內容，動力鋰電池的發展趨勢和前沿技術可以總結為以下四點：
1、鋰電池仍是動力鋰電池發展的重點，解決Si/C負極的循環庫倫效率低下和富鋰錳基的電壓衰減問題，有望發展出能量密度突破400Wh/kg的動力鋰電池；
2、從遠期來看，革新型鋰電池較鋰硫、鋰空氣電池更具現實意義。開發基于陰離子電荷補償機制的高容量富鋰氧化物正極（350mAh/g），可以發展出能量密度大于500Wh/kg的動力鋰電池；
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
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%
3、安全性決定了高能量比電池裝車應用的前景，發展自發熱控制技術和全固態電池是可行的解決方法，亟需加緊攻關；
4、高載量電極是實現電池高能量比的基礎，根據極化模型，開發梯度孔率電極，有關高能量比電池具有重要用途和意義。
中科院物理所研究員黃學杰認為我國的動力鋰電池產業保持著良好的發展態勢，曾經的日韓公司實力很強，但是種種原因下他們在我國市場的業務受到重創，從而不得不開辟了新的國際市場。
國家發展新能源產業必須有自己的電池產業，這是新能源汽車的關鍵核心之一。在德國的汽車電氣化轉型過程中，德國一邊跟韓國合作推出產品，同時進行自己的電池研發；相比之下，我國的動力鋰電池產業在這幾年中得到了充分的發展，單從動力鋰電池本土化這一點上來說，我國比德國領先很多。
按照《我國制造2025》中的相關規劃，動力鋰電池單體能量密度將會在2020年達到300Wh/kg，在2025年達到400Wh/kg，等到2030年則會達到500Wh/kg。
武漢大學研究員艾新平表示：近期路線中，Si/C復合負極可使電池能量密度300Wh/kg；中期路線是富鋰錳基正極+Si/C復合負極，這樣可實現400Wh/kg的能量密度；而長遠角度來講，采用鋰硫、鋰空氣等技術理論上可依講動力鋰電池能量密度提升到500Wh/kg，這是現存的三個技術路線。
但艾新平認為，前兩個技術路線總體來說可行度較高，沒有太大的技術風險；但是鋰硫、鋰空氣電池和實際應用場景結合度太低，指導性不強，要改變思路，加強探索。
鋰硫、鋰空氣為啥都不靠譜？
有關鋰硫電池，其放電中間產物溶解流失使其循環穩定性差；負極可充電性不佳；體積密度非常低，從而導致電池體積過大，占用空間。這些問題都是短時間難以解決的。
從應用產品上講，鋰空氣電池是一個開放體系，透氧防水水非常困難，同時缺乏缺乏廉價高效的催化劑，制約著鋰空氣電池在動力鋰電池領域發力。
相比之下，為了實現500Wh/kg的能量密度，采用富鋰錳基正極+Si/C復合負極+固態電解質的技術路線則更為現實，艾新平將其稱為革新型鋰電池。
革新型鋰電池該怎么玩？
富鋰錳基正極具有較高的可實現容量（≥250mAh/g），是突破500Wh/kg的關鍵；但是其循環過程中存在嚴重的電壓衰減，導電倍率和循環性能還有待提高。
通過化學組成的優化設計，調整Mn、Ni、Co的配比來抑制電壓衰減；表面改性，降低總堿量，減少材料有電解液的直接接觸，提高材料循環性能和倍率性能。這是目前改善富鋰錳基正極的重要工作。
有關Si/C復合負極，最大的問題就是鋰離子脫嵌過程中，體積膨脹率太大，循環壽命低。其有效的解決途徑就是建立穩定的固/液界面，提高循環庫倫效率。為此，艾新平提出了硅基負極的理想結構模型，通過這種包裹結構來隔絕硅跟電解質直接接觸。
至于固態電解質，現階段的研發重點是固態聚合物電解質、無機固體電解質的設計及制備技術，固/固界面構筑技術和穩定化技術；在此基礎上完善電池生產工藝及專用設備的研究，來實現產品的量產。
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