下一代鋰電池能量密度有望翻倍

　　隨著電動(dòng)汽車市場普及速度的不斷加快，更長的續(xù)航里程需求對動(dòng)力電池的能量密度提出了挑戰(zhàn)，而解決動(dòng)力電池能量密度的關(guān)鍵則在于電池材料技術(shù)的突破。

　　電動(dòng)汽車鋰電池

　　“2020年動(dòng)力電池模塊的能量密度達(dá)到300瓦時(shí)/千克”被政府和業(yè)界作為下一段發(fā)展目標(biāo)提出。現(xiàn)在距離2020年還有7年時(shí)間，可產(chǎn)業(yè)化的下一代動(dòng)力電池卻還沒有浮出水面。學(xué)者們看好鋰硫電池、鋰氧電池等新材料電池，而從業(yè)者則對下一代動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)化前景更為悲觀，認(rèn)為達(dá)到300瓦時(shí)/千克的材料，現(xiàn)在還沒看到。

　　400-500公里的續(xù)駛里程對于傳統(tǒng)燃油汽車來說是十分容易達(dá)到的數(shù)值，而對于電動(dòng)汽車來說卻遙不可及。目前，主流電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程多在200公里以下，少數(shù)如比亞迪E6、特斯拉ModelS等則通過增加電池組數(shù)量，犧牲車重、成本經(jīng)濟(jì)性的方式增加續(xù)駛里程，其模式難以推廣。

　　即使不要求電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程與傳統(tǒng)燃油汽車看齊，僅僅是從更高效率的角度看，提升電池比能量、降低電池重量也是必須的。而現(xiàn)階段單體電池比能量僅110-120Wh/kg，組合成電池包后，電池系統(tǒng)能量密度還不到90Wh/kg。

　　根據(jù)國務(wù)院頒布的《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2012-2020年)》中提及的目標(biāo)，至2015年動(dòng)力電池模塊的能量密度達(dá)到150Wh/kg(折算成單體電池，其能量密度大約需要達(dá)到170-190Wh/kg)，至2020年動(dòng)力電池模塊的能量密度達(dá)到300Wh/kg(對應(yīng)的單體電池能量密度至少達(dá)到330Wh/kg以上)。

　　鋰硫和鋰空氣(鋰氧)電池正成為當(dāng)下國際鋰電池材料研究領(lǐng)域正在積極攻關(guān)的重點(diǎn)。

　　Oxis能源公司日前表示其開發(fā)的鋰-硫電池能量密度超過了300瓦時(shí)/千克，并期望在2018年研發(fā)出存儲(chǔ)能力是目前兩倍的鋰-硫電池。不僅如此，Oxis預(yù)計(jì)2016年下旬會(huì)發(fā)布一款能量密度超過400Wh/kg的鋰電池產(chǎn)品，同時(shí)期望在2018年底將該數(shù)值提升至500Wh/kg以上。

　　中國工程院院士、中國科學(xué)院物理研究所研究員陳立泉認(rèn)為，鋰氧電池的現(xiàn)狀是在實(shí)驗(yàn)室階段，但是國外很多公司還在研究，國內(nèi)公司還沒有開展相關(guān)的研究。雖然常規(guī)的電池材料研發(fā)上中國并不落后于國際水平，不過在更尖端動(dòng)力電池體系的研發(fā)上，國內(nèi)與國際水平還有很大差距。

　　陳院士在接受記者采訪時(shí)稱，短時(shí)間內(nèi)要想從電池材料上出現(xiàn)較大的突破還不現(xiàn)實(shí)，中國鋰電行業(yè)有必要從中長期確定適合的電池路線以避免走彎路。

　　小結(jié)：

　　目前電動(dòng)車面臨的發(fā)展瓶頸一方面表現(xiàn)為續(xù)航里程不夠理想;另一方面充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不足也是制約電動(dòng)車大規(guī)模推廣的重要原因。為了能夠有效緩解用戶的“里程焦慮”，各大電池廠商聯(lián)合汽車主機(jī)廠主要集中在高性能鋰電池的研發(fā)上，像北汽新能源和韓國SK共同開發(fā)的三元鋰電池容量達(dá)到了30.4千瓦時(shí)，因此北汽全新電動(dòng)車EV200/ES210的續(xù)航里程在等速行駛下均超過了240公里。不過續(xù)航里程并非越高越好，用戶還應(yīng)根據(jù)自身需求選擇合適的車型，畢竟續(xù)航里程越高，鋰電池成本隨之攀升，并不適合中低端電動(dòng)車的推廣和市場培育。

　　在鋰電池一家獨(dú)大的今天，研究人員把目光放在了金屬性更為活躍的金屬鎂上，而鎂離子因?yàn)?價(jià)屬性結(jié)合電子的能力更強(qiáng)，所以，理論上來講，如果兩塊電池分別使用了同等密度含量的鎂離子和鋰離子，使用鎂離子作為傳遞電子介質(zhì)的電池能量存儲(chǔ)密度將是鋰電池的兩倍。不過這項(xiàng)技術(shù)目前仍不成熟，還有待解決電解液的問題。