钜大LARGE | 点击量：924次 | 2021年08月21日
高能动力锂离子电池的简述
我国科学院院士欧阳明高在学术会议上表示，我国400瓦时/公斤的单体电池有望在2025年实现产业化，这一时间表引起行业热议，目前特斯拉最新动力锂离子电池20700高性能钴酸锂离子电池能量为333瓦时/公斤，这意味着我国在动力锂离子电池范畴有望从“跟跑”变“领跑”。
被欧阳明高点名的科研项目获得了国家重点研发计划的支持，全名为“高比能动力锂离子电池的关键技术和相关基础科学问题研究”，该研究基于研究团队研制出的高容量富锂锰基的正极材料，汽车动力锂离子电池的储能将有可能提高至400瓦时/公斤。
近年来，在国家政策的大力扶持下，我国新能源汽车得到迅速普及，但“不敢去远郊区县”的“梗”至今难以理顺。打破500公里的单次行程极限将大大推动电动汽车的推广，然而汽车承载有限，要怎么样在受限的体积内尽量多地储备电能成为科研攻关的关键目标。
该项目负责人、北京大学教授夏定国表示：“要进一步提高锂离子电池的能量密度,正极材料的比容量是关键。”据夏定国解析，针对正极材料的比容量，研究团队在前期工作基础上，深刻理解富锂材料稳定性机制以及阴离子氧化还原的出现机理，通过调控阴离子氧化还原机制来实现富锂材料性能的优化。
也就是说，团队首先遇到的问题是：阴离子氧化还原能力受什么“左右”?揭示这一规律将引导团队接近并找到性能优良的电极。团队还发现，在物质内部原子之间的几何结构会影响电子的结构，从而影响阴离子氧化还原的能力，研究明确了结构和效能的关系，并希望通过结构的设计改善电极材料的电化学性能。
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
“提高正极材料中的含锂量，让更多的阴离子稳定参与氧化还原反应是一个紧要途径。”夏定国说，研制出高容量富锂正极材料，为进一步提高动力锂离子电池的能量密度供应了可能。项目组除制备出了一种高容量的富锂正极材料和两种高容量、高稳定富锂材料—碳复合材料外，还制备出了高容量的锂离子电池负极材料。
要让电池变成“肌肉型男”，在获得合理的正负极材料之余，还要设计出可行的出产工艺。例如，富锂化合物在电极中要很好地分散开来，既保持在体系中60%以上的含量，又不凝结为块状。分散越平均，可逆性越好，充放电效率越好。
目前该电池还需进一步完善，夏定国解析，仍存在“枝晶锂”制约新体系电池的进步及电池安全性这两个关键问题。相关试验显示，10—50次循环使用之后，电压衰减分明，电极也不起用途了。
“枝晶锂”是锂离子电池采用液态电解质所特有的，锂离子还原结晶成树枝样，并不断生长，到一定程度可能会刺破隔膜，科学家目前正在从两个角度寻求冲破。一是包被涂层，二是研究固体电解质。
夏定国强调，“高能量密度锂离子动力锂离子电池的发展有待于电极材料、电解液及高安全性途径的发展，更加有待于新的分解办法及电池制备技术进步”。
除了提高锂离子电池的能量密度使其达到400瓦时/公斤外，项目组还将着力全新的锂硫电池和锂空气电池的研究，它们的能量密度有望达到500瓦时/公斤。我国工程院院士陈立泉表示，锂空气电池是动力锂离子电池的发展方向之一，“今朝大力发展的氢氧燃料动力锂电池，非得用金属罐子保障氢气使用时的安全，而锂空气电池(负极为空气中的氧气)只要一个榨菜袋子就可以了。从实用性、成本上来讲锂空气电池也应当发展”。
从探索改进电极及电池结构的设计办法、建立电池极化模型和仿真技术等方面入手，汽车动力锂离子电池的“瘦身健体”之旅仍在不断推进。
