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長(cháng)續航動(dòng)力鋰電池：新能源汽車(chē)的“未來(lái)芯”

發(fā)表時(shí)間：〖2018/1/29〗瀏覽次數：〖2055〗

近日，有媒體報道，電動(dòng)汽車(chē)制造商菲斯克（Fisker）剛剛申請了一項固態(tài)電池專(zhuān)利，這項專(zhuān)利使得電動(dòng)汽車(chē)的續航能力提高到804公里，充電時(shí)間也縮短到一分鐘。

在國內，動(dòng)力電池作為發(fā)展電動(dòng)汽車(chē)的核心部件之一，一直是電池領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。在2016年啟動(dòng)的國家重點(diǎn)研發(fā)計劃新能源汽車(chē)重點(diǎn)專(zhuān)項中，中國科學(xué)院物理研究所清潔能源實(shí)驗室研究員李泓負責的“長(cháng)續航動(dòng)力鋰電池新材料與新體系研究”項目，旨在研發(fā)高能量密度、高安全性鋰電池以提高電動(dòng)汽車(chē)續航里程，項目提出的研究鋰離子電池、半固態(tài)鋰硫電池、固態(tài)鋰空氣電池三種長(cháng)續航動(dòng)力鋰電池，或將成為我國新能源汽車(chē)的未來(lái)之芯。

挑戰電池極限能量密度

“提高動(dòng)力電池電芯能量密度達到400Wh/kg以上，將有利于顯著(zhù)提高電動(dòng)汽車(chē)的續駛里程。以北汽EV200為例，400Wh/kg電芯，相當于800Wh/L以上體積能量密度。保持現有電池包體積和每噸百公里電耗不變，一次充電不僅可以續航620公里；還可以降低成本、延長(cháng)使用壽命，解決目前電動(dòng)汽車(chē)與燃油車(chē)性能之間的較大差異�！比涨�，李泓接受科技日報記者采訪(fǎng)時(shí)說(shuō)。

作為國家新能源汽車(chē)動(dòng)力電池研發(fā)整體布局的一個(gè)重要環(huán)節，該項目的任務(wù)是在產(chǎn)業(yè)鏈最前端開(kāi)發(fā)400Wh/kg以上能量密度的新型電池，積累高能量密度電池的關(guān)鍵基礎科學(xué)問(wèn)題的認識與關(guān)鍵技術(shù)，并為企業(yè)同步開(kāi)發(fā)300Wh/kg電芯提供重要參考依據和指導意見(jiàn)。

“長(cháng)續航動(dòng)力鋰電池新材料與新體系研究”研發(fā)團隊就是在該項目中承擔挑戰電池極限能量密度的任務(wù)。

量產(chǎn)電芯能量密度300Wh/kg可實(shí)現

記者從企業(yè)申報的公開(kāi)研發(fā)方案中發(fā)現，對于300Wh/kg的鋰離子動(dòng)力電池路線(xiàn)，有項目團隊選擇了高鎳正極和納米硅碳負極。

“從最近的進(jìn)展看，量產(chǎn)電芯能量密度達到300Wh/kg的技術(shù)指標可以實(shí)現�！崩钽f(shuō)。

在近期的新體系電池研究方面，“長(cháng)續航動(dòng)力鋰電池新材料與新體系研究”研發(fā)團隊采用的富鋰材料為正極，硅碳材料為負極的電芯能量密度達到了348Wh/kg，而以富鋰材料為正極、金屬鋰為負極的電芯比能量達到573Wh/kg；鋰硫電池比能量達到600Wh/kg；一次鋰空電池比能量達到780Wh/kg。

“超過(guò)300Wh/kg的高能量密度電池的開(kāi)發(fā)，負極含有金屬鋰是一個(gè)重要的共性技術(shù)。一些研究團隊提出采用固體電解質(zhì)或混合固液電解質(zhì)，來(lái)解決使用或含有金屬鋰負極的電池面臨的主要技術(shù)挑戰�！崩钽f(shuō)。

中國科學(xué)院在2013年11月布局了中國科學(xué)院戰略先導A類(lèi)項目，該項目同時(shí)支持了固態(tài)電池的開(kāi)發(fā)，其中三個(gè)團隊分別在聚合物、硫化物和原位固態(tài)化技術(shù)方面取得了進(jìn)展。

技術(shù)路線(xiàn)清晰但仍面臨挑戰

“目前開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的液態(tài)電解質(zhì)鋰離子電池的軟包電芯中，一般液體電解質(zhì)重量百分比為15%—25%，負極為碳、硅等。從長(cháng)遠看，未來(lái)需要發(fā)展全固態(tài)金屬鋰電池，負極含有金屬鋰，電池中不含任何液體�！崩钽f(shuō)。

雖然技術(shù)路線(xiàn)較為清晰，但目前面臨很大的挑戰。李泓說(shuō)，從開(kāi)發(fā)混合固液電解質(zhì)電池和全固態(tài)金屬鋰電池產(chǎn)業(yè)來(lái)看，需要重點(diǎn)開(kāi)發(fā)固體電解質(zhì)和金屬鋰材料，解決界面離子和電子傳輸，以及體積形變、熱穩定性問(wèn)題。多數制造設備可以通過(guò)采用現有鋰離子電池和一次金屬鋰電池產(chǎn)業(yè)的制造裝備來(lái)實(shí)現。

此外，大規模生產(chǎn)金屬鋰電池的干燥房等生產(chǎn)環(huán)境控制技術(shù)也已經(jīng)掌握。盡管開(kāi)發(fā)混合固液電解質(zhì)電池和全固態(tài)金屬鋰電池，還面臨很多科學(xué)與技術(shù)的挑戰，也包括控制成本方面的挑戰。

上一條信息：比亞迪或推小型電動(dòng)車(chē) 計劃明年全部使用三元鋰電池
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