并非一帆風(fēng)順 解讀鋰離子電池的研究現狀

21ic電源：:鋰離子電池的研究現狀

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用。但它的發(fā)展遠沒(méi)有停止，主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)生反應產(chǎn)生可燃性氣體，內壓升高，電池發(fā)生脹氣、漏液等現象，造成用電器的腐蝕和損壞;放電時(shí)負極表面易形成鋰枝晶刺穿隔膜引起電池內部短路，使電池內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用領(lǐng)域。

(2)電池成本高。主要包括：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)內人士共同呼吁的。

(3)大電流充放電不適合現有電動(dòng)工具使用。由于采用有機電解質(zhì)體系，電池內阻大，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)現有的鋰離子電池的比能量過(guò)低，無(wú)法達到純電動(dòng)車(chē)的應用要求。目前行業(yè)實(shí)際商業(yè)化應用的鋰離子電池的比能量只有100Wh/kg左右，如此低的比能量，導致為了達到電動(dòng)車(chē)的行程要求，電池的重量達到1噸，如2011年在杭州試點(diǎn)的純電動(dòng)車(chē)，其使用的電池是眾泰控股和海馬汽車(chē)公司生產(chǎn)的磷酸鐵鋰電池，每部車(chē)配備的電池重量達到1噸，這就造成了行程中有一半的能量實(shí)際上是背著(zhù)電池在運行。

鋰電池的未來(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，對鋰離子電池及其研究者而言，機遇與挑戰并存。根據2011年的新型鉛酸電池的研發(fā)以及我國鉛酸電池行業(yè)內的整合，日本研究工作者將鈉硫電池在儲能上的應用，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，都將對當前鋰離子市場(chǎng)造成沖擊。特別是有研究報告稱(chēng)，近期美國的研究人員的一項重大技術(shù)突破將有可能是鋰空氣電池有潛力實(shí)現電池技術(shù)的一大飛躍，因為與標準電池相比它減輕了重量，降低了復雜度。標準電池的所有組件存儲于內部，而鋰空氣電池使用空氣中的氧氣。然而這項技術(shù)面臨的最大問(wèn)題是活躍的氧氣會(huì )與其它電池組件發(fā)生反應。研究人員發(fā)現了一種不會(huì )與氧氣發(fā)生反應的電解質(zhì)材料，使電池在多次充放電后性能保持穩定。根據研究人員的估計，在理論上電池儲存電量能達到市場(chǎng)上現有鋰離子電池的10倍。

對鋰離子電池的研究者來(lái)說(shuō)，當務(wù)之急應通過(guò)工藝創(chuàng )新，進(jìn)一步降低原材料成本，提高電池循環(huán)性能及穩定性。從技術(shù)發(fā)展方向看，以下三方面應給予極大關(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鋰離子電池的商業(yè)化應用來(lái)說(shuō)，則需要通過(guò)行業(yè)內的運行管理模式調整，來(lái)達到生產(chǎn)高標準的電池的要求，其實(shí)這也是占全球40%正極材料銷(xiāo)量的中國最需要關(guān)注的和發(fā)展的，這就如同中國為何是制造大國而不是制造強國，這種現象在中國的鋰離子電池市場(chǎng)也同樣存在，并且相當嚴重。

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