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鋰電池在中國研發前景樂觀

2015-05-11 15:184470佚名鋰電世界
    鋰電世界  首先讓我們來看看生活中都有哪些是鋰電產品。最為熟悉的手機,電視、手表、玩具、電動車等等。我們被鋰包圍了。鋰電池已是手機、電腦、電動車的標配;如果特斯拉的能量墻預示了未來,鋰電池還會成為現代家居生活的核心。
    不過,鋰電池三個字,其實涵蓋了各種各樣的技術,它們區別極大。中科院蘇州納米所的研究員陳立桅說,一般大家熟悉的鋰電池,實際是鋰離子電池。它靠著鋰離子在電解液中運動,轉化電能與化學能。
    根據正負極材料的不同,鋰離子電池可分出很多種。陳立桅介紹說,手機常用的是鈷酸鋰電池,負極使用石墨或其他碳材料,正極使用鈷酸鋰。放電時,石墨中的鋰氧化成離子,跑到鈷酸鋰中;充電時,鋰則從鈷酸鋰中跑出來,回到石墨中。這種電池的電位差大,因此能量密度也高。
    特斯拉的電池,正極用鈷酸鋰,也用三元復合的鋰材料。
    陳立桅說,鋰離子電池的正極還有鎳鈷鋰、錳酸鋰。國內的電池巨頭比亞迪,用的是磷酸鐵鋰。陳立桅說,鋰離子電池要想提高能量密度,正極材料是瓶頸。經過電池研發人員的努力,鋰離子電池在充放時間等許多指標上,基本滿足了現實需求。
    除了鋰離子電池,全球有不少研究機構和創業公司致力于新類型的含鋰電池。比如陳立桅研究的鋰硫電池,就是用硫磺做正極,鋰金屬做負極(嚴格意義上的鋰電池),能量密度比常用的鋰離子電池高很多。目前研究熱點還包括鋰空氣電池,以及電解質為固體的全固態鋰電池。
    這一類電池如果工程化了,電池性能的提升就是一大步,收益高,但風險也大。陳立桅說,經常會有DEMO版的新型電池問世,但即使是發表在頂級期刊的成果,在工程化中也會面臨很多地雷,成功之路是艱難的。而媒體往往容易夸大新類型電池的革命意義。
    在工業界,研發的趨勢是在正負極上使用混合材料。比如摻一點點新元素進去,讓電池表現提高幾個百分點,同時避免新元素的副作用。工業界就這樣一小步一小步改善。陳立桅說。
    日、韓是目前鋰離子電池產品的排頭兵。陳立桅說,日本領先的一個動力是日本家庭避災意識強,因此家庭備用電池的產品多。日本企業有幾十年的配方、材料數據積累,研究做得很精細。電池產品一致性好,做出來不需要篩選。
    與之相比,陳立桅說,盡管中國電池產業鏈齊備,但質量參差不齊,行業利潤也薄。市場上有一些劣質電池,比如廉價的、用幾次就壞的充電寶。
    盡管如此,陳立桅對于中國鋰電池行業仍然抱樂觀態度。他認為,目前已經有十幾家大企業踏踏實實地做研發,這方面也有不少投資。科研機構中,中科院設立了鋰電池方面的先導專項,作為鋰硫電池專項負責人,陳立桅介紹說,中科院先導專項著眼于新電池的產業化,而非論文指標,這更有可能讓科學家的成果變成未來的商用電池。
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