目前,下一代
鋰離子電池最有可能是鋰電池,最好是全固態(tài)鋰電池。(鋰金屬負極電池)我有一個計劃,美國能源部的“電池500”在這里與大家分享。這個為期5年、耗資5000萬美元的電池500強聯盟旨在將電動汽車電池的存儲容量提高兩倍,20%的資金將用于贊助
電池技術領域的小型“種子”研發(fā)項目。該聯盟將制造比能量比為每公斤500瓦時的電池,而典型的電動車電池為每公斤170-200瓦時。
3C電池主要是鋰鈷電池。現在的生命更新手段是做高壓,而且效果明顯。正是出于安全考慮,雖然廠家有技術儲備,但實際應用相對保守。今年動力電池的主要發(fā)展趨勢是正極采用三元NCM333/523/622,負極采用能量密度為160-230Wh/kg的石墨芯填充時,負極約為140-160Wh/kg。畢竟,鈷的價格在一年內漲了兩倍,現在每噸超過19萬美元。目前,業(yè)界認為氧化硅/石墨復合材料是主要的有效方法,可以達到約10%的氧化硅含量。純硅有太多缺點,膨脹率為300%。循環(huán)是迫切的,當然,氧化硅/石墨復合粘結劑更為重要。加在一起,核心的能量密度可以增加50%到大約300wh/kg。時間節(jié)點是2020年左右。當時,包裝的容量為220wh/kg。400公里的電池袋只有200公斤。與原動力電池磷酸鐵鋰/石墨溶液相比,增幅近3倍。目前業(yè)內普遍認為,2025年前不會出現全固態(tài)。存在很多問題,一是接觸界面不穩(wěn)定,實驗室主要是屈曲。由于壓力不足,固體電解質經常與電極材料接觸不良,充放電不穩(wěn)定。二是鋰金屬板不能切割得很薄。目前,該行業(yè)的領先優(yōu)勢約為35-50微米,這限制了鋰金屬板的應用。當前的科技面貌。沒有其他的儲能材料可以完美地替代鋰電池。據估計,下一代鋰電池將是鋰電池。
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,燃料電池應該去和石油、天然氣、生物乙醇、內燃機、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。
金屬鋰負極已經研究了三十多年,現在熱門的體系鋰硫、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進展的。
現在研究的鋰氧氣電池算上氧氣罐重量的話能量密度應該是低于常規(guī)電池的,除非實現真正的空氣作為電極反應物才是有意義的工作,也很難,因為氮氣也和鋰反應,空氣中能和鋰反應的東西太多了。