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新型鋰電池開始大規(guī)模生產(chǎn),鋰電技術(shù)發(fā)展路線是什么

來源:存能電氣  日期:2019-10-24 14:35  瀏覽量:

  新型鋰電池開始大規(guī)模生產(chǎn),鋰電技術(shù)發(fā)展路線是什么?經(jīng)過研發(fā)人員和工程師的不懈努力,從鉛酸電池、鎳氫電池、鎳鎘電池,走到磷酸鐵鋰電池,再到現(xiàn)在主流的三元電池,每一次的提升,都是一代人的努力,基于提升鋰電池的安全性、能量密度、倍率性能,再結(jié)合目前電池研發(fā)現(xiàn)狀,總結(jié)出了未來鋰電池的一個發(fā)展路線。

  新型鋰電池開始大規(guī)模生產(chǎn),鋰電技術(shù)發(fā)展路線是什么?

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  與現(xiàn)有的鋰電池相比,新型鋰電池可以降低約40%的材料成本,并將制造過程縮短至三分之一。與全固態(tài)電池相比,它的技術(shù)問題較少,實(shí)現(xiàn)了高安全性和高密度,正受到人們的關(guān)注。

  比固態(tài)電池能量密度更高且更穩(wěn)定的新型鋰電池技術(shù),這或許將改變下一階段動力電池技術(shù)的發(fā)展路線。此前,很多電池研究機(jī)構(gòu)都將固態(tài)電池作為了下一階段的首選,能量密度也是目前動力電池最為看重的技術(shù)參數(shù)。

  高性能、低成本的新型鋰離子電池和新體系電池是新能源汽車動力電池發(fā)展的主要方向。

  新型鋰離子電池采用高電壓/高容量正極材料、高容量負(fù)極材料和高壓電解液替代現(xiàn)有鋰離子電池材料,電池成本、比能量和能量密度具有明顯的優(yōu)勢,將能夠大幅度提升新能源汽車經(jīng)濟(jì)性和使用的便利性,需要解決耐久性、環(huán)境適應(yīng)性和安全性等關(guān)鍵問題。

  新型鋰電池具有更低成本和更高的比能量,尚處于基礎(chǔ)研究的發(fā)展階段預(yù)計(jì)2020年新型鋰離子電池將實(shí)現(xiàn)商業(yè)化,2023年新體系電池實(shí)用化。

  此前很多研究對于下一階段的鋰金屬電池不看好,認(rèn)為電池中使用的傳統(tǒng)液態(tài)電解質(zhì)必須由固態(tài)電解質(zhì)代替,以保持長期穩(wěn)定循環(huán)所需的壽命和高能量密度。但在最新的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),采用液態(tài)電解質(zhì)的無陽極鋰金屬電池在90次充放電循環(huán)后,仍可以剩余80%的電池容量和較高的穩(wěn)定性,在能量密度上也并不亞于固態(tài)電池。

  未來最具潛力的幾種鋰電池材料

  (1)硅碳復(fù)合負(fù)極材料:能量密度高,產(chǎn)業(yè)化400wh/kg以上,但體積膨脹嚴(yán)重,循環(huán)差;

 ?。?)鈦酸鋰:循環(huán)10000次以上,體積變化<1%,不形成枝晶,穩(wěn)定性極好,可快速充電,但價(jià)格高,能量密度低,約170wh/kg;

 ?。?)石墨烯:可用于負(fù)極材料和正極添加劑,導(dǎo)電性極好,離子傳輸快,首效差,約65%,循環(huán)差,價(jià)格高;

  (4)富鋰錳基電池:能量密度約900wh/kg,原材料豐富,但首效低,安全和循環(huán)差,倍率性能偏低;

  實(shí)現(xiàn)新型鋰電池的另一個潛在途徑是使用固態(tài)電解質(zhì),這被許多研究認(rèn)為是未來最可行的技術(shù)手段。但目前固態(tài)電解質(zhì)在多次充放電后無法實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定無枝晶的狀態(tài),同時在大規(guī)模量產(chǎn)方面也存在問題,生產(chǎn)線動輒就需要數(shù)十億美元的投入。

  而如果采用液體電解質(zhì)的傳統(tǒng)液態(tài)電解質(zhì)方案,在滿足了安全、密度以及壽命的同時,現(xiàn)有的制造設(shè)備就可以快速商業(yè)化量產(chǎn)這種新型鋰電池。

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