體系嚴密 牽一發而動全身 鋰電池看起來結構非常簡單,正極材料、負極材料、隔膜和電解液,再加上電極。事實上,別看它不起眼,鋰電池材料體系非常

中國電池網主辦的隔膜研討會

  體系嚴密 牽一發而動全身

  鋰電池看起來結構非常簡單,正極材料、負極材料、隔膜和電解液,再加上電極。事實上,別看它不起眼,鋰電池材料體系非常嚴密,真正是牽一發而動全身。如果要動它哪怕一分一毫,假設只是一個電極換成新材料,沒有長年累月的測試,誰也不敢打包票。

  鋰電池從上世紀七十年代問世,到九十年代由索尼實現量產,再到今天鋰電池已經誕生了近半個世紀,材料體系發生了較大變化。正極材料從最初的鈷酸鋰發展到現在的鈷酸鋰、錳酸鋰、三元材料和磷酸鐵鋰并行,可謂是進步不小。

  但實際上每種正極材料從發明到實際應用再到鋰電池量產,至少花費了上十年時間。每種正極材料的改變,就算不改變負極材料,其電解液的組成以及隔膜都要做出相應改變,以達到最佳匹配效果,同時還要經過長時間的安全測試,驗證其安全性,最后還要經過產業化過程,這樣才能步入市場。不僅如此,其還需要市場檢驗和客戶認可,同樣需要花費時間。這也是現在鋰電池材料研究非常熱火,各種新材料、新技術報道層出不窮,而鋰電池本身進步緩慢,材料體系基本沒有變化的根本原因。

  相比較而言,在不動鋰電池材料體系的情況下,在制造工藝以及電池管理技術上改進就容易得多。軟包電池的出現以及鋰電池容量不斷提升就是制造工藝技術不斷進步的結果。

  同時,為了滿足可穿戴設備等新產品的需求,松下開發出直徑為3.5mm、長度為1cm的針型鋰電池,三星則推出了直徑3.6mm、長約20mm的超小型Pin電池。隨著智能手機柔性化趨勢凸顯,各種柔性、可彎曲鋰電池產品相繼問世。在電池管理技術方面,特斯拉是其中的典范,其先進的電池管理技術,創造性將超過6000個圓柱型鋰電池單體通過串并聯方式成組,成功降低了電池成本,提高了儲能效率,為特斯拉引領電動汽車變革奠定了基礎。

  未來路在何方

  盡管特斯拉為電動汽車發展提供了全新的發展思路,但只是治標不治本,在鋰電池性能沒有明顯提升的情況下,電動汽車想大規模推廣難度非常大。那么問題來了,鋰電池性能如何進一步提升?未來向什么方向發展?

  筆者認為,應用市場需求是帶動鋰電池進步最大的力量。二次電池的發展歷史充分證明了這一點,鎳鎘、鎳氫等電池的興起在于小型消費電池產品市場的帶動,而衰落也在于這一市場被鋰電池所蠶食。

  鉛酸電池能夠占據二次電池最大市場份額,在于其占據汽車啟動電池市場,這也是其經久不衰的根本所在,但由于其缺乏新的應用市場,鉛酸電池技術進步十分有限,同時還面臨著鋰電池的強力競爭。

  當前,鋰電池已經完全占據消費電子產品市場。隨著消費電子產品不斷發生變革,鋰電池也在不斷進步。由于目前還沒有出現能夠在消費電子產品市場與鋰電池競爭的二次電池,鋰電池還將占據消費電子產品市場很長一段時間。

  同時,鋰電池正在逐步打開在電動工具、電動自行車、電動汽車等動力電池市場,為其未來技術進步提供了良好的動力,再加上其競爭對手燃料電池、液流電池等新型電池還處于起步階段,離產業化還有一段距離,這為鋰電池技術變革提供了難得的歷史機遇期。

[責任編輯:趙卓然]

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