三元液態(tài)鋰電池就將達到技術(shù)瓶頸了嗎？
來源：寶鄂實業(yè)
2019-05-18 09:48
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儲能技術(shù)的發(fā)展，從來不是哪種特定的技術(shù)的發(fā)展，所以說下一代也是一樣，從大規(guī)模化上來說，生產(chǎn)線的替代，材料價格的漲落和國家意志（畢竟涉及到產(chǎn)業(yè)支持和補貼）都是很關(guān)鍵的因素。即使在現(xiàn)階段，鋰電池也只是在3C和汽車領(lǐng)域用的比較多的能源轉(zhuǎn)化設(shè)備（只是我們經(jīng)?？吹?，用到而已）。而將來還會有很多有潛力的儲存能量的方式，在各方面的儲能環(huán)境的局限導(dǎo)致其會有特定的儲能器件。據(jù)我了解，從替代鋰離子電池的角度上來說，個人理解，下一代電池還是朝著更高的能量密度的體系去發(fā)展的按照順序，現(xiàn)在可見的Si/C復(fù)合材料負極（正極材料知道的不多，但大多數(shù)高壓材料結(jié)構(gòu)還是不穩(wěn)定）和產(chǎn)業(yè)化進程被大牛們幾乎壟斷的全固態(tài)鋰離子電池（個人覺得是鋰金屬電池能否應(yīng)用的關(guān)鍵），下一代和下下代的Li-S電池，金屬-空氣燃料電池（Al-O2,Zn-O2等，Li-O2我表示僅僅是謹慎的樂觀，至少現(xiàn)階段是）。
當然現(xiàn)在前兩者已經(jīng)處于或者正在處于產(chǎn)業(yè)化進程，后兩者正處于實驗室階段，同期有競爭力的產(chǎn)品還有燃料電池（最近在看這方面的東西，豐田已經(jīng)生產(chǎn)用于電動汽車），超級電容器（固定軌道的交通系統(tǒng)和需瞬時功率的系統(tǒng)當中，所謂快充快放）。說到超級電容器，還想多說兩句，很多人都希望超電去取代鋰電池，但是其儲能機理已經(jīng)決定其單位質(zhì)量或者單位體積能量密度很難超過鋰電。也有一些我不太懂的能源系統(tǒng)，比如機械飛輪，核電池和無線充電。萬一什么時候來一次技術(shù)爆炸，無限充電快速發(fā)展，我想，以上考慮的問題就都不是問題了(￣▽￣)"。
單論更高能量密度/比能量的二次電池（排除燃料電池、核電池，因為它們是一次電池，比如氫燃料電池、金屬/空氣燃料電池，燃料電池應(yīng)該去和石油、天然氣、生物乙醇、內(nèi)燃機、蒸汽機對比，比效率、比功率、比成本、比污染，無論如何也比不到鋰離子電池頭上，頂多能配鋰離子電池弄個電電混動，但是內(nèi)燃機也有配鋰離子電池做油電混動啊，也是一樣的），理論上的最高比能量體系是鋰/硅體系或者鋰/空氣（真）體系，這兩個體系都未必一定能實現(xiàn)。
金屬鋰負極已經(jīng)研究了三十多年，現(xiàn)在熱門的體系鋰硫、鋰空、全固態(tài)電池都是通過使用金屬鋰才能獲得高比能量，但是金屬鋰負極的枝晶問題這三十多年是沒有解決的，不知道有沒有可能解決，在我看來是停滯三十年沒什么實質(zhì)進展的。
現(xiàn)在研究的鋰氧氣電池算上氧氣罐重量的話能量密度應(yīng)該是低于常規(guī)電池的，除非實現(xiàn)真正的空氣作為電極反應(yīng)物才是有意義的工作，也很難，因為氮氣也和鋰反應(yīng)，空氣中能和鋰反應(yīng)的東西太多了。
硅的問題現(xiàn)在在一步步的走，添加量在一點點增加，可能是最接近量產(chǎn)（低硅含量的體系已有量產(chǎn)）的一項吧。
其它的金屬元素（Na電池、Mg電池、Zn電池、Al電池）比能量沒有能夠超過鋰的，我想一定不會是下一代電池，為什么一定要研發(fā)一個理論上就比上一代產(chǎn)品性能要差的體系呢？
輔材上，石墨烯啊固態(tài)電解質(zhì)啊什么的，影響不大，頂多就是錦上添花（如果不是添亂的話，現(xiàn)在看石墨烯起到的負面效果的可能性還要大一點），算不上新一代吧。
至于更高倍率的電池如超級電容、贗電容這些，我不認為能算下一代，因為只要肯降能量密度，總有辦法做到更高倍率的，比能量是一個熱力學(xué)的問題，比功率是個動力學(xué)的問題，熱力學(xué)的問題無疑更基礎(chǔ)一些，動力學(xué)的問題無論如何無法超出熱力學(xué)劃定的范圍。
所以差不多就這樣了，終點算成是金屬鋰配硅，大概比能量1000Wh/kg，現(xiàn)在是300Wh/kg，看中間怎么分、分幾代。
