高容量成為鋰電池開發(fā)的主攻方向？鋰電池容量和壽命成正比嗎？
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-05-09 19:49
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鋰電池目前的主要市場在于便攜式終端設(shè)備的應(yīng)用，譬如手機(jī)，筆記本電腦，這使得高容量一度成為鋰電池開發(fā)的主攻方向，但在電動(dòng)汽車和大型儲(chǔ)電設(shè)備充分發(fā)展的背景下，鋰離子電池研發(fā)的主要方向也呈現(xiàn)出多樣化的趨勢。
傳統(tǒng)的移動(dòng)終端市場，例如手機(jī)和筆記本電腦之所以要求電池高容量，是因?yàn)樗鼈兺枰潆娨淮渭纯墒褂煤荛L時(shí)間，使用起來更加方便。風(fēng)靡全球的蘋果iphone和ipad等就曾一度因一次充電后使用時(shí)間不長而遭到消費(fèi)者批評，因此，在新款的the new ipad發(fā)布時(shí)，原有的6500mAh容量鋰電池就改為使用14000mAh大容量鋰電池。這件事情可以看作便攜式終端用充電電池的研發(fā)以高容量為方向的證明，為此，甚至不惜犧牲壽命也要實(shí)現(xiàn)高容量，而對壽命的要求一般就是2年左右即可。
但是，在電動(dòng)汽車時(shí)代到來后，鋰離子電池研發(fā)的方向就就不再只是一味高容量的發(fā)展方向，現(xiàn)在的電動(dòng)汽車主要包括混合動(dòng)力車、插電式混合動(dòng)力車和純電動(dòng)汽車三種類型。對于混合動(dòng)力車而言，在加速和減速時(shí)需要大電力交換，因此，高功率型的電池較為理想。反之，純電動(dòng)汽車因?yàn)橹豢縿?dòng)力鋰電池提供電能，因此更需要大容量的支持，插電式混合動(dòng)力車則介于二者之間。
由此可以得知：在高功率鋰電池要求上，混合動(dòng)力車>插電式混合動(dòng)力車>純電動(dòng)汽車;而在大容量鋰電池要求上恰好相反，純電動(dòng)汽車>插電式混合動(dòng)力車>混合動(dòng)力車。當(dāng)然，這是在不同電動(dòng)汽車內(nèi)部的比較，從整體上來說，電動(dòng)汽車用鋰電池在容量和功率上的要求比便攜終端高出若干倍，同時(shí)也要求更高的壽命和安全性，如果不這樣則無法進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段。
固定裝置用途的大型儲(chǔ)能設(shè)施對比電動(dòng)汽車的性能要求也是提高了若干倍，單從安全性來說，對于大樓蓄電系統(tǒng)及家用蓄電系統(tǒng)而言，必須具備發(fā)生火災(zāi)時(shí)不會(huì)燃燒的“高”安全性能，而電動(dòng)汽車和便攜終端用鋰電池顯然不具備這種要求。固定裝置用途的儲(chǔ)能設(shè)施內(nèi)部也可以劃分出不同的主要訴求。對用于夜間儲(chǔ)電白天放電的高峰期轉(zhuǎn)換為代表的電網(wǎng)電力而言，要求電池具備大容量，如樓宇系統(tǒng)用儲(chǔ)能設(shè)施鋰電池。而對于光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電來說，就必須使用對輸出功率變化具有較高耐性的高功率電池，因?yàn)槭茏匀灰蛩赜绊憳O大，這兩種發(fā)電裝置輸出功率變化較大。
隨著鋰電池向大型機(jī)器應(yīng)用的過渡和轉(zhuǎn)變，使得鋰電池自身要解決根本問題日漸多起來，因而出現(xiàn)了結(jié)合鋰離子電池與傳統(tǒng)雙層電容器優(yōu)點(diǎn)的鋰離子電容器，也有開發(fā)新型氧化還原液流電池的新技術(shù)處于同步研發(fā)階段，未來鋰電池的道路還很遠(yuǎn)。
自第一塊電池誕生以來，電池的應(yīng)用領(lǐng)域就一直在擴(kuò)大，由小型電子產(chǎn)品逐漸向大型、更大型的應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展。目前的大型應(yīng)用主要集中于電動(dòng)汽車，未來也很有可能往儲(chǔ)能電站發(fā)展，電動(dòng)汽車和儲(chǔ)能電站所用電池都是動(dòng)力電池，動(dòng)力電池的分類有鉛酸蓄電池、鎳氫電池和鋰離子電池。
鉛酸蓄電池如今主要應(yīng)用于汽車啟動(dòng)及日常供電電源，但有被二次電池取代的趨勢，鎳氫電池在比功率、自放電率和記憶效應(yīng)等性能方面的缺點(diǎn)，使其必然是一個(gè)過渡性質(zhì)的產(chǎn)品，這個(gè)過渡期也許只有10年，而且趨勢越來越明顯。
鋰離子電池是最新的新能源汽車動(dòng)力電源，它最初被應(yīng)用于小型電器，目前，在手機(jī)和筆記本電腦市場幾乎是“一統(tǒng)江山”，最熱鬧的應(yīng)用話題集中在動(dòng)力汽車領(lǐng)域。不過，動(dòng)力鋰電池大規(guī)模應(yīng)用有許多問題需要得到實(shí)質(zhì)性的突破，尤其是技術(shù)瓶頸。
一、從試點(diǎn)效果來看，大型應(yīng)用效果并不理想。根據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì)，去年全國新能源汽車產(chǎn)量為8368輛，銷售了8159輛，其中，私人購車不及1/10，這說明，新能源汽車并不為一般國民所認(rèn)同。
早在2009年，國家四部委就啟動(dòng)了新能源汽車“十城千輛”的推廣工程，計(jì)劃用三年時(shí)間每年發(fā)展10個(gè)城市，每個(gè)城市推出1000輛新能源汽車示范運(yùn)行，但截止去年10月，推廣目標(biāo)只完成38%左右。由于成績并不理想，2012年國家不會(huì)增加新的試點(diǎn)城市。
二、由于鋰電池概念的熱度不減，雖然私人消費(fèi)市場并不成熟，卻也有一些企業(yè)借助風(fēng)投和風(fēng)頭借殼上市，使得動(dòng)力鋰電池出現(xiàn)投資過剩，亂象環(huán)生。據(jù)市場調(diào)查，一條手機(jī)鋰電池生產(chǎn)線的企業(yè)建成要投10億左右，而同樣的動(dòng)力電池企業(yè)至少要20億，結(jié)果，真正賺錢的很少，大部分已開工企業(yè)都是瞄準(zhǔn)未來市場。一些低水平生產(chǎn)線的建設(shè)能否如期收回成本，達(dá)到預(yù)定目標(biāo)很成問題。
三、最基本的需要突破的問題是技術(shù)難度，市場和投資上出現(xiàn)的問題其實(shí)都可以歸因于這一問題的延伸，這里又分為四個(gè)小問題：1、動(dòng)力性不足，動(dòng)力汽車要求動(dòng)力電池很給力，因而動(dòng)力鋰電池的能量密度必須達(dá)到250~350Wh/kg，才能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化，但實(shí)際能量密度國內(nèi)目前只能做到100Wh/kg左右;2、動(dòng)力性不夠來自于研發(fā)動(dòng)力不足，在關(guān)鍵材料和設(shè)備水平上粗制濫造，不是做長遠(yuǎn)規(guī)劃，而只圖目前和短期的贏利;3、主要性能指標(biāo)特別是安全性和可靠性方面尚不成熟;4、標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，檢測不科學(xué)。
