鋰離子電池未來發展方向

國家能源發展的戰略方向已轉向加強可再生能源消費中的比例，我國政府正不斷加大力度培育和發展新能源技術產業，而動力鋰電池是發展新能源汽車的關鍵。目前雖然我國動力鋰電池在電極材料、單體電池、電池系統等關鍵技術取得重要進展，建成了較為完整的產業體系，形成了一定的市場規模，但動力鋰電池仍不能滿足新能源汽車發展的需求，重要存在3個方面的問題：比能量、安全性和性價比。綜合考慮3方面問題，以金屬鋰為負極、固體鋰離子導體為電解質的鋰空氣或鋰硫電池是未來的發展方向。

1.比能量

目前，電動汽車用動力鋰電池正極材料以磷酸鐵鋰（LFP）為主，負極材料仍重要采用石墨材料，其比能量約為90～140Wh/kg。預期至2020年，能量型動力鋰電池系統比能量達到250Wh/kg，成本下降至1.0元/Wh。正極材料的發展以高容量、高電壓為重要取向，典型代表是富鋰過渡金屬氧化物，比容量可達250mAh/g，充電電位4.8V；高容量硅材料是新型鋰離子電池負極材料的重要發展方向，重要包括硅碳復合材料、硅金屬合金材料和硅氧化物材料等。預計2030年，能量型動力鋰電池系統比能量達到500Wh/kg。開發鋰硫電池、鋰空電池等新體系電池，正極材料以硫/碳復合材料或氧電極催化劑材料為主；金屬鋰為負極材料重要發展方向，開發表面涂層材料、合金材料等。

2.安全性

提高動力鋰離子電池安全性和可靠性，要建立從材料、電池及關鍵部件到系統安全保障等一系列技術措施。安全性電極材料可根據微區溫度及電壓變化快速關閉危險性反應，實現電池單體的可逆保護；通過在隔膜表面修飾納米氧化物陶瓷材料開發新型安全性隔膜材料，降低電池內短路率；電池的另一個重大安全性隱患重要是因為使用液態有機電解液，易引發起火、爆炸等問題，而固體電解質在防止這些安全事故方面具有很大的優勢。系統安全性問題的提高重要依靠電源管理系統(BMS)的不斷升級，實時監測電池工作狀態，有效保持電池間的均衡。

3.性價比

性價比的高低是實現動力鋰離子電池全面應用的關鍵性問題之一。未來動力鋰電池不僅要求比能量更高、續航里程更遠，而且還要求成本及消費價格低于石化能源。