21ic電源：:鋰離子電池的研究現(xiàn)狀

鋰離子電池自問(wèn)世以來(lái)由于其優(yōu)異的的電性能而得到了廣泛的應(yīng)用。但它的發(fā)展遠(yuǎn)沒(méi)有停止，重要是鋰離子電池存在如下缺點(diǎn)：

(1)安全性需進(jìn)一步提高。由于鋰離子電池的電解質(zhì)使用易燃的有機(jī)溶劑和具有腐蝕性的電解質(zhì)鹽，過(guò)充電時(shí)電解液易在高氧化態(tài)的正極材料表面發(fā)生反應(yīng)出現(xiàn)可燃性氣體，內(nèi)壓升高，電池發(fā)生脹氣、漏液等現(xiàn)象，造成用電器的腐蝕和損壞;放電時(shí)負(fù)極表面易形成鋰枝晶刺穿隔膜引起電池內(nèi)部短路，使電池內(nèi)部溫度急劇升高而發(fā)生爆炸。安全性問(wèn)題大大限制了鋰離子電池的應(yīng)用領(lǐng)域。

(2)電池成本高。重要包括：廣泛采用的LiCoO2正極材料價(jià)格高;電解質(zhì)體系的提純困難，發(fā)展新一代的電解質(zhì)已經(jīng)是業(yè)內(nèi)人士共同呼吁的。

(3)大電流充放電不適合現(xiàn)有電動(dòng)工具使用。由于采用有機(jī)電解質(zhì)體系，電池內(nèi)阻大，一般放電電流為0.5mAcm-2，最大為2~4mAcm-2只適用于中小電流的用電器使用。目前全世界的科技和工業(yè)界都在努力發(fā)展鋰離子電池及相關(guān)技術(shù)，不斷開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品，擴(kuò)大市場(chǎng)范圍;不斷研究新型鋰離子電池材料，提高電池性能及降低電池成本。

(4)現(xiàn)有的鋰離子電池的比能量過(guò)低，無(wú)法達(dá)到純電動(dòng)汽車(chē)的應(yīng)用要求。目前行業(yè)實(shí)際商業(yè)化應(yīng)用的鋰離子電池的比能量只有100Wh/kg左右，如此低的比能量，導(dǎo)致為了達(dá)到電動(dòng)汽車(chē)的行程要求，電池的重量達(dá)到1噸，如2011年在杭州試點(diǎn)的純電動(dòng)汽車(chē)，其使用的電池是眾泰控股和海馬汽車(chē)公司生產(chǎn)的磷酸鐵鋰離子電池，每部車(chē)配備的電池重量達(dá)到1噸，這就造成了行程中有一半的能量實(shí)際上是背著電池在運(yùn)行。

鋰離子電池的未來(lái)走向

雖然鋰離子電池在商業(yè)上取得了極大成功，然而其發(fā)展并非是一帆風(fēng)順的，對(duì)鋰離子電池及其研究者而言，機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存。根據(jù)2011年的新型鉛酸電池的研發(fā)以及我國(guó)鉛酸電池行業(yè)內(nèi)的整合，日本研究工作者將鈉硫電池在儲(chǔ)能上的應(yīng)用，以及近年來(lái)研究所、學(xué)校關(guān)注的鋰硫電池和鋰空氣電池的發(fā)展，都將對(duì)當(dāng)前鋰離子市場(chǎng)造成沖擊。特別是有研究報(bào)告稱(chēng)，近期美國(guó)的研究人員的一項(xiàng)重大技術(shù)突破將有可能是鋰空氣電池有潛力實(shí)現(xiàn)電池技術(shù)的一大飛躍，因?yàn)榕c標(biāo)準(zhǔn)電池相比它減輕了重量，降低了復(fù)雜度。標(biāo)準(zhǔn)電池的所有組件存儲(chǔ)于內(nèi)部，而鋰空氣電池使用空氣中的氧氣。然而這項(xiàng)技術(shù)面對(duì)的最大問(wèn)題是活躍的氧氣會(huì)與其它電池組件發(fā)生反應(yīng)。研究人員發(fā)現(xiàn)了一種不會(huì)與氧氣發(fā)生反應(yīng)的電解質(zhì)材料，使電池在多次充放電后性能保持穩(wěn)定。根據(jù)研究人員的估計(jì)，在理論上電池儲(chǔ)存電量能達(dá)到市場(chǎng)上現(xiàn)有鋰離子電池的10倍。

對(duì)鋰離子電池的研究者來(lái)說(shuō)，當(dāng)務(wù)之急應(yīng)通過(guò)工藝創(chuàng)新，進(jìn)一步降低原材料成本，提高電池循環(huán)性能及穩(wěn)定性。從技術(shù)發(fā)展方向看，以下三方面應(yīng)給予極大關(guān)注：

(1)發(fā)展電動(dòng)汽車(chē)用大容量鋰離子動(dòng)力鋰電池;

(2)開(kāi)發(fā)和使用新的高性能電極材料，尤其是高性能正極材料的開(kāi)發(fā);

(3)進(jìn)一步降低鋰離子電池的成本和提高電池的安全性能對(duì)鋰離子電池的商業(yè)化應(yīng)用來(lái)說(shuō)，則要通過(guò)行業(yè)內(nèi)的運(yùn)行管理模式調(diào)整，來(lái)達(dá)到生產(chǎn)高標(biāo)準(zhǔn)的電池的要求，其實(shí)這也是占全球40%正極材料銷(xiāo)量的我國(guó)最要關(guān)注的和發(fā)展的，這就如同我國(guó)為何是制造大國(guó)而不是制造強(qiáng)國(guó)，這種現(xiàn)象在我國(guó)的鋰離子電池市場(chǎng)也同樣存在，并且相當(dāng)嚴(yán)重。