目前的鋰電池續(xù)航能力如何？鋰電池有哪些特性？
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-05-13 21:26
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目前，新研發(fā)的電池基于材料，那么就無非是基于電池的正極、負(fù)極、電解液和隔離膜這幾大塊。
正極：常見的突破性材料為新型的層狀氧化物，聚陰離子材料，S，新型磷酸鹽系。此類工作經(jīng)常發(fā)表在science, nature materials, advanced materials, advanced energy materials等頂級(jí)期刊上。比如某人，發(fā)現(xiàn)一個(gè)含有Co, Ni，V等金屬但是又不同于主流Ni-Co-Mn三元材料的新型正極金屬氧化物材料，發(fā)現(xiàn)性能極好。或者Li-S電池通過復(fù)合聚合物解決了S的溶解等問題。
工業(yè)界：只見你們發(fā)表循環(huán)，容量，倍率性能，那么安全、可靠性、高低溫、快充性能如何。和電解液的副作用如何，穿釘、熱箱、過充能過不。后面這些不考慮都是耍流氓。都多大可能量產(chǎn)呢。
另外，見到納米的一律封殺，還嫌三元材料的產(chǎn)氣不夠嗎。你弄個(gè)納米的比表面積得多大，到時(shí)候全是副反應(yīng)。電池才用一年，就鼓包了。另外，顆粒度多少，涂布能涂上去嗎？
負(fù)極：金屬鋰，石墨烯，硅納米材料等
石墨烯在學(xué)術(shù)界到處都是，已經(jīng)爛大街。倒是某些人研究金屬鋰，能解決鋰枝晶問題挺有意思。硅的理論能量密度遠(yuǎn)高于石墨，但體積膨脹厲害，后來終于在學(xué)術(shù)圈被某team各種納米化，復(fù)合材料化花式吊打，解決了循環(huán)穩(wěn)定性的問題，看起來不錯(cuò)哦。
工業(yè)界：納米材料，呵呵。當(dāng)前為了提高能量，負(fù)極會(huì)在石墨中摻硅，但硅頂多作為添加部分放進(jìn)負(fù)極中，不會(huì)超過5%。根本不需要文章里用的那些做純硅的屠龍納米之術(shù)，再說了那些納米制程都需要用到各種奇怪設(shè)備如CVD，水熱釜等。我們工業(yè)界啊，最喜歡的是簡(jiǎn)單粗暴的，把幾個(gè)粉放在一起混吧混吧不就好了嘛。
倒是金屬鋰的突破性研究還有些意思，可惜我們電池公司目前都用石墨。用金屬鋰的話電池電壓會(huì)比用石墨上升些，自然能量也會(huì)高一點(diǎn)點(diǎn)，但是鋰的成本比石墨高太多。當(dāng)前上游在漲價(jià)，下游OEM在退補(bǔ)壓力下壓價(jià)，降成本是我們電池公司R&D部門的KPI重要指標(biāo)，搞那么激進(jìn)可不好。
電解液：新型有機(jī)電解液，水系電解液，固態(tài)電池離子導(dǎo)體（相當(dāng)于固態(tài)電池電解液）
如這篇：Suo, L. et al. 'Water-in-salt' electrolyte enables high-voltage aqueous lithium-ion chemistries. Science350, 938–943 (2015).
工業(yè)界：哦，沒有正極材料來匹配再好的電解液體系都是白搭。咱還是把當(dāng)前有機(jī)體系的基于EC/DEC的體系優(yōu)化好再說吧。能發(fā)明點(diǎn)添加劑防止過充和減緩熱失效才是當(dāng)務(wù)之急。
全固態(tài)電池更是只是在概念階段。真要上固態(tài)電池，鋰電的20幾道環(huán)節(jié)全得改。比如當(dāng)前液態(tài)鋰電的涂布、卷繞、熱壓、注液、化成等步驟，全都得改個(gè)面目全非。這個(gè)即便是技術(shù)成熟了，也需要幾年時(shí)間來更新設(shè)備。我們電池公司好不容易才更新?lián)Q代了設(shè)備，切割都用激光了，組裝很多都是機(jī)器人了，折騰了一兩年，多不容易。
隔離膜：隔離膜的文章很少見，偶有發(fā)表一般都是在隔離膜上加輔助功能如加sensor或提高力學(xué)性能以解決安全問題等。比如能防止鋰枝晶穿透。
工業(yè)界：隔離膜厚度20um以上就免談，你弄個(gè)50um的隔離膜卷繞后咋入殼。那就降低卷繞層數(shù)唄，就可以入殼了，然而這樣入殼后容量可能會(huì)降低50%，那還搞毛。
總之，材料學(xué)的一些突破就當(dāng)做茶余飯后來看看就好了，那些性能都是基于某些特殊條件的拇指大的小電池才能發(fā)揮出來的。到了真正做出電池甚至是汽車用的動(dòng)力電池，就放大和規(guī)?；嗽镜捏w系，那么這些性能是否還能發(fā)揮出來是個(gè)問題；即便性能能跟著放大，還要考慮其它各種工業(yè)問題，比如高溫存儲(chǔ)，安全，產(chǎn)氣，膨脹力問題等。
1、可以肯定的是，絕大多數(shù)這類新聞都是編輯吹牛的，原作者寫這類論文除非經(jīng)過實(shí)驗(yàn)論證，否則一般很中肯。
2、研究電池的目的并不是說一定要超越性能最好最穩(wěn)定的鋰電池，而是為了電池行業(yè)發(fā)展不斷檔。鋰電池的核心是鋰，由于鋰優(yōu)越的性能，導(dǎo)致其應(yīng)用廣泛，但當(dāng)鋰用完了呢？雖然目前不會(huì)出現(xiàn)這個(gè)問題，但我們不得不朝這方面發(fā)展。至少在鋰用完或者沒用完之前，我們得找到一種性價(jià)比更加優(yōu)越或者等同于鋰電池的新型電池。
3、鋰電池并不悲觀，在鋰原材料用完前，它應(yīng)該會(huì)持續(xù)這種發(fā)展態(tài)勢(shì)。鋰電池早已滲透進(jìn)千家萬戶，新型電池要想超越它，除非性價(jià)比完爆，否則不可能。
4、國(guó)內(nèi)外非常多的研究機(jī)構(gòu)在研究新型電池，除了“2”所說的外，更多的是因?yàn)楹猛姘?，說不定哪天就玩出個(gè)諾貝爾獎(jiǎng)。通過幾種材料的“聚合”與“碰撞”，就能產(chǎn)生“電”，并且不同的材料組合產(chǎn)生“電”的性能也不一樣，這是多么令人著迷的一件事情。
2、研究電池的目的并不是說一定要超越性能最好最穩(wěn)定的鋰電池，而是為了電池行業(yè)發(fā)展不斷檔。鋰電池的核心是鋰，由于鋰優(yōu)越的性能，導(dǎo)致其應(yīng)用廣泛，但當(dāng)鋰用完了呢？雖然目前不會(huì)出現(xiàn)這個(gè)問題，但我們不得不朝這方面發(fā)展。至少在鋰用完或者沒用完之前，我們得找到一種性價(jià)比更加優(yōu)越或者等同于鋰電池的新型電池。
3、鋰電池并不悲觀，在鋰原材料用完前，它應(yīng)該會(huì)持續(xù)這種發(fā)展態(tài)勢(shì)。鋰電池早已滲透進(jìn)千家萬戶，新型電池要想超越它，除非性價(jià)比完爆，否則不可能。
4、國(guó)內(nèi)外非常多的研究機(jī)構(gòu)在研究新型電池，除了“2”所說的外，更多的是因?yàn)楹猛姘?，說不定哪天就玩出個(gè)諾貝爾獎(jiǎng)。通過幾種材料的“聚合”與“碰撞”，就能產(chǎn)生“電”，并且不同的材料組合產(chǎn)生“電”的性能也不一樣，這是多么令人著迷的一件事情。
