下一代动力锂电池材料的技术难题

下一代动力锂电池材料的技术难题

首先是处理安全问题。300瓦/公斤的电池能装在锂离子电池上吗?事实上，这取决于安全性。为了解决安全问题，必须从材料、单体、系统三个方面进行全方位的操作。物质是基础，什么物质选择什么安全;单体是要害，好还是坏是由单体来选择;该系统保证了锂离子单体热失控不会引起其他操作

解决电池安全问题的首要途径是发展电池自热保护技术。简单的方法是利用电池中的PTC材料来完成温度激活。第二个想法是开发全固态电池。事实上，从新增体积能量密度的角度来看，固态电池也很有前途。所有固体和液体的重要优点是高安全性。另一个特点是能够完成内部系列，这有利于模块和系统的能量密度。针对固体电池存在的问题，固体电解质的选择是固体电池研发的关键。

二是高负荷电极规划技术。随着未来功率密度的新增，这个问题将变得更好。随着能量密度的新增，例如单个电池每千克100瓦时(现在是每千克300瓦时)，这意味着材料每单位重量的电流新增，使得未来的高密度电池很难保持电力。为了保证高的能量密度和功率性能，要一个具有梯度孔隙弥散的电极。

采用纳米硅碳复合正极材料，容量约500ma-h/g，高容量镍基氧化物或锂锰基负极材料，锂离子电池的能量密度有望达到300-350瓦时/kg。但是，为了达到500瓦时/公斤以上的能量密度，可燃液体电解质电池系统没有通电，所以要尽快实现固体电池系统。固态锂离子电池有望成为下一代汽车动力锂电池的第一个技术途径。

全固态锂离子电池的好处显而易见，但仍存在一些问题。最重要的问题是固体电解质材料的离子电导率低。第二个问题是固体/固体界面的接触性和稳定性差。第三个问题是锂的充电。基于这些问题，特别是锂金属的固态界面接触/稳定性和可充电性，全固态锂金属电池技术还不成熟和不确定。目前，锂离子电池的突破、功能优势和产业化前景首先是固体锂离子电池。