下一代動(dòng)力鋰電池材料的技術(shù)難題

首先是處理安全問題。300瓦/公斤的電池能裝在鋰離子電池上嗎?事實(shí)上，這取決于安全性。為了解決安全問題，必須從材料、單體、系統(tǒng)三個(gè)方面進(jìn)行全方位的操作。物質(zhì)是基礎(chǔ)，什么物質(zhì)選擇什么安全;單體是要害，好還是壞是由單體來選擇;該系統(tǒng)保證了鋰離子單體熱失控不會(huì)引起其他操作

解決電池安全問題的首要途徑是發(fā)展電池自熱保護(hù)技術(shù)。簡(jiǎn)單的方法是利用電池中的PTC材料來完成溫度激活。第二個(gè)想法是開發(fā)全固態(tài)電池。事實(shí)上，從新增體積能量密度的角度來看，固態(tài)電池也很有前途。所有固體和液體的重要優(yōu)點(diǎn)是高安全性。另一個(gè)特點(diǎn)是能夠完成內(nèi)部系列，這有利于模塊和系統(tǒng)的能量密度。針對(duì)固體電池存在的問題，固體電解質(zhì)的選擇是固體電池研發(fā)的關(guān)鍵。

二是高負(fù)荷電極規(guī)劃技術(shù)。隨著未來功率密度的新增，這個(gè)問題將變得更好。隨著能量密度的新增，例如單個(gè)電池每千克100瓦時(shí)(現(xiàn)在是每千克300瓦時(shí))，這意味著材料每單位重量的電流新增，使得未來的高密度電池很難保持電力。為了保證高的能量密度和功率性能，要一個(gè)具有梯度孔隙彌散的電極。

采用納米硅碳復(fù)合正極材料，容量約500ma-h/g，高容量鎳基氧化物或鋰錳基負(fù)極材料，鋰離子電池的能量密度有望達(dá)到300-350瓦時(shí)/kg。但是，為了達(dá)到500瓦時(shí)/公斤以上的能量密度，可燃液體電解質(zhì)電池系統(tǒng)沒有通電，所以要盡快實(shí)現(xiàn)固體電池系統(tǒng)。固態(tài)鋰離子電池有望成為下一代汽車動(dòng)力鋰電池的第一個(gè)技術(shù)途徑。

全固態(tài)鋰離子電池的好處顯而易見，但仍存在一些問題。最重要的問題是固體電解質(zhì)材料的離子電導(dǎo)率低。第二個(gè)問題是固體/固體界面的接觸性和穩(wěn)定性差。第三個(gè)問題是鋰的充電。基于這些問題，特別是鋰金屬的固態(tài)界面接觸/穩(wěn)定性和可充電性，全固態(tài)鋰金屬電池技術(shù)還不成熟和不確定。目前，鋰離子電池的突破、功能優(yōu)勢(shì)和產(chǎn)業(yè)化前景首先是固體鋰離子電池。