锂离子电池容量不断突破 将要掌控未来

刚刚过去的四月，两条消息被广泛报道———天津研制的锂离子电池创世界单体圆柱形电池容量之最，合肥研制出续航能力达380公里以上的客车大容量锂离子电池。这些都为锂离子电池在电动汽车上的普遍应用供应了有力的容量支持，也使相关锂离子电池的股票在近日大幅上涨。近期，有关锂离子电池在技术上取得成果的消息接二连三。那么，目前国内外锂离子电池的发展处于一个什么状态?锂离子电池将有什么用武之地?决定锂离子电池未来应用之路的关键是什么?

锂离子电池能耐越来越大用武之地也越来越多

辽宁日报：近日，出现了许多锂离子电池研发取得重要进展的新闻，这从一个角度，是否说明锂离子电池将成为电子产品中所用电池的主流?

刘彦龙：是的，锂离子电池已经成为手机、笔记本电脑、数码相机等便携式电子产品电源的唯一选择。从电池本身来说，传统的铅酸电池和镍镉电池对环境有着不利的影响，如铅酸电池行业出现铅、酸雾及废酸等污染物。从上世纪90年代末，世界各国都开始对铅酸电池生产加以限制或治理，我国在去年公布了《蓄电池行业准入条件》，就是要防止蓄电池低水平重复建设，保护生态环境，为电池行业结构调整和产业升级奠定了基础。

辽宁日报：这个结构调整和电池产业升级是不是锂离子电池?它有什么优势?

刘彦龙：锂离子电池诞生和商品化于上世纪90年代初。从电池性能而言，锂离子电池较镍镉或镍氢电池具有高电压、循环寿命长、结构稳定、无记忆效应、成本低廉等优势，比如，一个锂离子电池单体的工作电压为3.7V(平均值)，相当于3个串联的镍镉或镍氢电池;比能量(能量密度，指单位质量储能多少)也大，按目前普遍的150Wh/Kg,是镍氢电池的2倍、铅酸电池的4倍，更重要的是从环保角度来说，锂离子电池几乎不出现有毒有害物质，环境友好，总的来看，锂离子电池已成为便携式电子产品电源的最佳选择，也是电动汽车和储能市场的重要选择，是最有前景的储能和移动电源。当然，铅酸蓄电池也有自身的优势，短时间内在汽车、电动自行车、通信等领域仍占有统治地位，未来要高度重视环境保护和新技术的开发。

辽宁日报：电子产品特别是移动电子产品越来越多，对移动电源和储能设备需求越来越大，您觉得未来锂离子电池在什么领域最能大显身手?

刘彦龙：锂离子电池最初仅应用于高端摄像机、手机，现在已完全占据两者的电池市场。可以说，只要是要储能的电子产品都可以用上锂离子电池，根据应用又可分便携储能电池和动力锂电池。前者重要包括计算机、通信和消费电子产品，动力锂电池包括电动自行车和新能源汽车以及电动工具等领域。

辽宁日报：它的应用前景还是十分广阔的?

刘彦龙：是的，在电动工具、电动汽车、小型医疗仪器等领域锂离子电池已成为最有竞争力的电池候选产品，比如电动自行车以前完全用铅酸电池，而去年锂电电动汽车占到电动汽车年销量的4%至5%，替代铅酸电池的步伐在加快，大容量锂离子电池已在电动汽车上开始试用;近年来，在特种通信、特种、特种、特种、飞天、探月等特种和特种航天领域锂离子电池的身影也时常见到;随着锂离子电池性价比的进一步提高，未来将向大规模太阳能系统、电网调峰、住家电力储存设施方面延伸。锂离子电池是未来最重要的电源产品，将给电子产品的应用带来更大的便利。

研制更高性能的锂离子电池正负电极材料是关键

辽宁日报：虽然手机、笔记本电脑都用上了锂离子电池，锂离子电池电动汽车也出现了，但是待机时间等还不是令人满意，这是不是说明锂离子电池的性能还有待进一步提高?

刘彦龙：一方面，电子产品特别是手机、电脑的便携化和平板化潮流使我们对电池有了更高的期望，我们总是期望充电更快、容量更足、使用时间更长，而技术的进步总是赶不上用户的要求。另一方面，锂离子电池的技术进步一直没有停止过，以应用的20年来计，性能已经有了极大的提高。当然，锂离子电池要想有更大的应用空间，性能必须有更大的提高。以应用在电动汽车上为例，在能量密度上，每公斤汽油可供应约10000瓦时的动力，而目前的每公斤锂离子电池仅能供应约100多瓦时能量，在续航能力上，汽油轿车加满一箱油约可跑500公里，而目前锂离子电池车充满电续航能力一般约一二百公里。所以，未来在可接受的成本和安全条件下，开发更高比能量的电池材料。

辽宁日报：要想实现性能上的飞跃，最关键的技术突破是什么，也就是科研上努力的方向是什么?

刘彦龙：锂离子电池充电时，锂离子从正极材料中脱嵌，经过隔膜和电解液，嵌入到负极材料中，放电以相反过程进行。正极、负极、电解液及隔膜等所用的材料决定了充放电等大部分性能，所以说，材料是锂离子电池之基石，材料体系不同，致使其性能千差万别，探索各组成部分使用新材料来提升锂电的能量转化效率和能量密度是锂电技术突破的重点和方向。

辽宁日报：据报道，美国和我国科学家都把石墨烯材料用到了锂离子电池上，使锂离子电池性能获得不同程度提高，这是不是在材料上的突破?

刘彦龙：是的，石墨烯是最新的纳米材料，具有高导电性和良好的柔韧性，美国研究人员通过对石墨烯的独特处理，把它用到锂离子电池负极中，使锂离子电池中的锂离子获得高速率通道的性能，充放电速度比普通的石墨做负极材料的锂电快数倍。但石墨烯的大规模制备和应用仍是难题，成本很高，限制了它在锂离子电池中的用途。

看市场中日韩三分天下论技术我国须加快追赶

辽宁日报：近日，各大媒体报道了复旦大学吴宇平教授的水锂离子电池的研制获得突破，这个是否是一种新型的锂离子电池?

刘彦龙：水锂离子电池的特点是用水做电解质而不是通常的有机溶剂，而且用的是锂金属，这些都是很独特的，思路很新，而且在实验室也取得了成功，成功的关键还是在正负极材料上有独特之处。水锂离子电池在低成本、大容量等方面有大量的工作要做，离产业化还有很长的时间，因为产业化不但涉及到成本，还要成熟的制备工艺与体系。科学发明从实验室到产业化的过程并非一蹴而就，仍有很多问题要解决。

辽宁日报：目前已经产业化的动力锂离子电池类型重要有锰酸锂、三元材料和磷酸铁锂，他们各有什么优势，哪种最有前景?

刘彦龙：3种电池应该说各有特点，锰酸锂动力锂电池具有较高的氧化还原热稳定性，三元电池是镍、钴、锰3种材料组成，其具有较高的充放电循环性能，价格较高;磷酸铁锂离子电池性价比较高、安全性能更好，至于未来动力锂电池的发展走向还是要看市场发展需求。现在日本、韩国动力锂电池以锰酸锂为主，混合三元一起使用既保证了安全性，又提升了能量密度。我国目前大规模生产的重要是磷酸铁锂离子电池，假如在三元及锰酸锂离子电池的技术上取得进一步突破，可以逐步向三元及锰酸锂离子电池为主导的锂电产业迈进。

辽宁日报：据了解，我国已经是世界锂离子电池的生产大国，您对我国的锂离子电池生产发展态势及市场竞争有何建议?

刘彦龙：锂离子电池市场基本呈现我国、日本、韩国三分天下的格局，我国是锂离子电池生产和出口大国，但还不是锂离子电池强国，与日、韩比还有差距。预计从2015年开始，电动汽车市场将快速上升，到2020年电动汽车用电池市场将达到400亿美元。所以说，仅就动力锂电池市场而言未来需求就十分巨大。这要在国家政策和财力支持下，锂离子电池公司加强技术创新，掌握核心技术，做强做大自主品牌，积极开发国内国际市场，赢得全球高端市场，使我国早日成为世界锂离子电池强国。