《【年終盤(pán)點(diǎn)】2017年鋰電行業(yè)十大事件》

光陰似箭，日月如梭。2017年已臨近尾聲，在新年來(lái)臨之際，小編為大家盤(pán)點(diǎn)了鋰電行業(yè)十大熱門(mén)事件，詳情請(qǐng)查看。新能源汽車(chē)行業(yè)依舊火熱，帶動(dòng)鋰電池需求持續(xù)增長(zhǎng)。然而目前鋰電的能量密度越來(lái)越接近極限，而固態(tài)電池成了大眾視野中最適合的方向，但也存在部分研究機(jī)構(gòu)繼續(xù)堅(jiān)持在液態(tài)電池上作文章;當(dāng)石墨烯之類(lèi)的新材料裝載上鋰電池，替換此前的正負(fù)極、電解液、隔膜時(shí)，它們的表現(xiàn)又是如何讓人驚喜?2017年，鋰電行業(yè)大大小小的技術(shù)時(shí)有公布，小編根據(jù)相關(guān)技術(shù)的影響深度，盤(pán)點(diǎn)了鋰電行業(yè)十大技術(shù)熱點(diǎn)。

一、固態(tài)電池技術(shù)

電動(dòng)車(chē)和手機(jī)的下一代鋰電池將會(huì)選擇能量密度更高、安全性更好的全固態(tài)鋰離子電池。各國(guó)對(duì)固態(tài)電池的研究如火如荼。

我國(guó)為了加速新材料和全固態(tài)鋰離子電池研發(fā)，“十三五”期間設(shè)立“基于材料基因組技術(shù)的全固態(tài)電池研發(fā)”國(guó)家重點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)，該重點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)由北京大學(xué)深圳研究生院新材料學(xué)院潘鋒教授作為首席科學(xué)家牽頭組織11家單位共同承擔(dān)。

12月初，有報(bào)道稱(chēng)，潘鋒教授課題組在新型固態(tài)電解質(zhì)以及高能量密度固態(tài)電池方面的研究取得重要進(jìn)展，制備了新型復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)材料。該電解質(zhì)材料具有較高的體相離子電導(dǎo)率，鋰離子傳輸性能極佳，與電極材料顆粒間具有良好的匹配性。由于以上特點(diǎn)，該新型固態(tài)電解質(zhì)與磷酸鐵鋰正極和鋰金屬負(fù)極組裝的固態(tài)電池可以達(dá)到極高的電極材料負(fù)載量(25mg cm-2)，并且在較廣的溫度區(qū)間內(nèi)表現(xiàn)出良好的電化學(xué)性能。

11月中旬，有外媒報(bào)道，菲斯克(Fisker)的科研人員們?yōu)槠淙嵝猿吣芰棵芏裙虘B(tài)電池申請(qǐng)技術(shù)專(zhuān)利。菲斯克的固態(tài)電池采用了三維電極，其能量密度是鋰離子電池的3倍。據(jù)該公司宣稱(chēng)，該技術(shù)使電動(dòng)車(chē)的續(xù)航里程數(shù)達(dá)到500英里以上，而充電所需時(shí)間僅為1分鐘，比在加油站的加油速度還快。據(jù)菲斯克預(yù)計(jì)，該技術(shù)的在汽車(chē)領(lǐng)域內(nèi)的量產(chǎn)應(yīng)用需要等到2023年以后。

10月底，豐田汽車(chē)公司副社長(zhǎng)迪迪爾·勒羅伊稱(chēng)要在2025年前推出能夠延長(zhǎng)電動(dòng)汽車(chē)續(xù)航里程的新一代電池“固態(tài)電池”。他還聲稱(chēng)豐田公司正投入200多人進(jìn)行開(kāi)發(fā)。除了豐田，日立此前透露，目前已經(jīng)將固態(tài)電池的樣品送到了航空航天和汽車(chē)行業(yè)的潛在客戶。

【OFweek視角】

作為最有可能在短時(shí)間內(nèi)代替動(dòng)力電池的全固態(tài)鋰電池，當(dāng)前可達(dá)到的能量密度約400Wh/Kg，預(yù)估最大潛力值達(dá)900Wh/Kg。但是固態(tài)電解質(zhì)具有高的電阻，在功率密度方面還存在一些待解決的問(wèn)題，需要從固態(tài)電解質(zhì)、正負(fù)極材料上著手，一旦這些問(wèn)題能夠有效解決，必將在未來(lái)掀起一場(chǎng)新的電池革命。

二、石墨烯電池技術(shù)

三星電子11月27日宣布，該公司研究機(jī)構(gòu)三星綜合技術(shù)研究院(SAIT)開(kāi)發(fā)出了石墨烯電池新技術(shù)，在提高新電池容量擴(kuò)大45%的同時(shí)，充電速率進(jìn)步5倍，并能延伸電池應(yīng)用壽命。SAIT對(duì)外宣稱(chēng)，如果現(xiàn)有鋰電池需要1小時(shí)才能全部充滿，而采用這項(xiàng)“石墨烯球”新技術(shù)后，便可縮短到12分鐘。此外，還可以把溫度保持在60攝氏度，新電池還有望用于電動(dòng)汽車(chē)。

三星官方公布的“石墨烯球”圖

7月中旬，中科院寧波材料所研究團(tuán)隊(duì)研制出基于石墨烯空氣陰極的鋁空氣電池發(fā)電系統(tǒng)，該電池系統(tǒng)能量密度高達(dá)510Wh/Kg、容量20千瓦時(shí)、輸出功率1000瓦。通過(guò)實(shí)際演示顯示該電池系統(tǒng)可同時(shí)為一臺(tái)電視機(jī)、一臺(tái)電腦、一臺(tái)電風(fēng)扇以及10個(gè)60瓦的照明燈泡同時(shí)供電，初步驗(yàn)證了鋁空氣電池系統(tǒng)的發(fā)電供電能力。據(jù)介紹，目前以石墨烯基復(fù)合氧化物為催化劑的鋁空氣電池陰極中試生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)線已經(jīng)建成，未來(lái)可以批量生產(chǎn)上市。

2月21日，中國(guó)最早從事石墨烯技術(shù)研發(fā)的北京碳世紀(jì)科技有限公司召開(kāi)石墨烯鋰離子五號(hào)充電電池烯儲(chǔ)霸王產(chǎn)品發(fā)布會(huì)。該款電池是中國(guó)首款石墨烯鋰離子五號(hào)充電電池，與普通5號(hào)干電池、充電電池相比，該款電池優(yōu)勢(shì)明顯，可循環(huán)使用3萬(wàn)次以上，能夠在-45℃~60℃的環(huán)境下使用，這些性能都是普通電池所不能及的。最為重要的是，該款電池能夠?qū)崿F(xiàn)量產(chǎn)，產(chǎn)品發(fā)布也代表了正式投入市場(chǎng)。

【OFweek視角】

石墨烯具有極強(qiáng)的導(dǎo)電性和耐用性，科學(xué)家正在尋找這種材料的多種應(yīng)用方式，石墨烯電池就是其中的一個(gè)嘗試。石墨烯電池是利用鋰離子在石墨烯表面和電極之間快速大量穿梭運(yùn)動(dòng)的特性，開(kāi)發(fā)出的一種新能源電池。石墨烯的特點(diǎn)明顯，如果用于新源汽車(chē)上，可以減少電池體積，使車(chē)身輕盈，大大提高續(xù)航里程;如果用于手機(jī)充電寶上，則可以大大提高輸出電量;而通訊基站如果采用這種電池，優(yōu)勢(shì)也很明顯，可以解決電池壽命難題。

三、新型高能電池技術(shù)

4月初，有消息報(bào)道，香港中文大學(xué)機(jī)械與自動(dòng)化工程學(xué)系研發(fā)了一種高能量新型鋅碘溴液流電池，能量密度達(dá)每升101瓦時(shí)，刷新了目前水系液流電池能量密度的紀(jì)錄。研究團(tuán)隊(duì)預(yù)計(jì)這種電池可在5至8年內(nèi)應(yīng)用于電動(dòng)汽車(chē)市場(chǎng)。

機(jī)械與自動(dòng)化工程學(xué)系助理教授盧怡君介紹，水系液流電池是兩種電解液通過(guò)離子交換產(chǎn)生電能，具有安全、環(huán)保、系統(tǒng)設(shè)計(jì)靈活、壽命長(zhǎng)達(dá)數(shù)十年的特點(diǎn)，是一種極具發(fā)展?jié)摿Φ男滦蛢?chǔ)能系統(tǒng)。

盧怡君表示，這種新型儲(chǔ)能系統(tǒng)具有能量密度高和循環(huán)性能兼?zhèn)涞奶攸c(diǎn)，預(yù)計(jì)在5至8年內(nèi)可應(yīng)用于日益龐大的電動(dòng)汽車(chē)市場(chǎng)。“電動(dòng)汽車(chē)如果應(yīng)用了這種電池，可大幅降低價(jià)格，行駛里程也更長(zhǎng)。同時(shí)，這種電池更安全，不怕普通的碰撞，對(duì)電動(dòng)汽車(chē)的安全性很有好處。”盧怡君說(shuō)。

據(jù)悉，該項(xiàng)研究是香港中大五年研究計(jì)劃“智能化太陽(yáng)能技術(shù)：采集、存儲(chǔ)和應(yīng)用”的一部分，由30多位來(lái)自香港中文大學(xué)、香港理工大學(xué)、香港科技大學(xué)及香港大學(xué)學(xué)者共同合作，以提升太陽(yáng)能發(fā)電的效能。團(tuán)隊(duì)自2014年起獲香港特區(qū)政府研究資助局主題研究計(jì)劃資助6033萬(wàn)港元。

【OFweek視角】

盡管目前電池研發(fā)重心都在往固態(tài)電池研究的方向轉(zhuǎn)移，但仍有部分研究團(tuán)隊(duì)繼續(xù)深耕液態(tài)電池，通過(guò)對(duì)電池內(nèi)部的電解液、負(fù)極材料、隔膜等電池內(nèi)部的各種細(xì)節(jié)對(duì)電池進(jìn)行改造。或許有人會(huì)認(rèn)為液態(tài)電池始終比不上固態(tài)電池，但小編認(rèn)為，不同電池研究都存在自身的優(yōu)缺點(diǎn)，或許某一類(lèi)新型電池特點(diǎn)相對(duì)突出，但其缺點(diǎn)同樣明顯，而且可能在短時(shí)間內(nèi)無(wú)法克服。而相對(duì)比較成熟的電池類(lèi)型，經(jīng)過(guò)了較長(zhǎng)時(shí)間的研究，通過(guò)材料改進(jìn)等方式，在攻克了技術(shù)難題后，也是塊好電池。不管黑貓白貓，抓到老鼠才是好貓。

四、 抗凍液化電池技術(shù)

在液態(tài)電池的研究之路上，香港中文大學(xué)并不孤單。美國(guó)加州圣迭戈大學(xué)選擇深耕液態(tài)電解質(zhì)的電池。

據(jù)媒體報(bào)道，加州圣迭戈大學(xué)的研究者們帶來(lái)的抗凍鋰電池，能夠讓電動(dòng)車(chē)用戶在零下60°C里放心地開(kāi)電動(dòng)汽車(chē)了。

在傳統(tǒng)電池中，我們多數(shù)見(jiàn)到的是液態(tài)電解質(zhì)：它們較為安全，同時(shí)成本低廉，適合大多數(shù)情況下的使用。但是對(duì)于科學(xué)家來(lái)說(shuō)，液態(tài)電解質(zhì)的研究已經(jīng)達(dá)到了極限;不少人因此把目光轉(zhuǎn)向固態(tài)電解質(zhì)。

但是，孟穎教授(Prof. Shirley Meng)和她的研究團(tuán)隊(duì)卻反其道而行之，使用氟甲烷和二氟甲烷液化氣制作鋰電池和超級(jí)電容器的電解質(zhì)，將這兩種設(shè)備的工作溫度分別降低至零下60°C和零下80°C。孟教授及其研究組的論文已被發(fā)表在《Science》雜志上。

“液化氣電池”的優(yōu)點(diǎn)在于：新型電解質(zhì)的使用也讓電池裝配了“自動(dòng)開(kāi)關(guān)”，電池溫度過(guò)熱，液化氣電解質(zhì)因無(wú)法析出離子從而將這個(gè)電池“關(guān)閉”，溫度下降時(shí)才能再次“開(kāi)啟”。此外，還延長(zhǎng)了傳統(tǒng)鋰電池的壽命。研究人員表示，與傳統(tǒng)電解液反應(yīng)的鋰金屬會(huì)在電極表面形成針尖狀突起，在電極上形成分隔，造成充放電次數(shù)過(guò)少;而新電解質(zhì)和鋰金屬的反應(yīng)較少，并不會(huì)形成類(lèi)似突起，因此延長(zhǎng)電池壽命。

【OFweek視角】

盡管加州圣迭戈大學(xué)的研究者們帶來(lái)的抗凍鋰電池所涉及的低溫工作環(huán)境非常少見(jiàn)，尤其是對(duì)于電動(dòng)車(chē)而言。但這些鋰電池不僅能夠讓電動(dòng)汽車(chē)的使用者在極端溫度下更安心，還能夠在天空中“大展拳腳”。有消息透露，他們下一步要實(shí)現(xiàn)鋰電池在更低溫度下(零下100°C)工作的目標(biāo)，為火星探測(cè)，甚至木星、土星等深空探測(cè)裝置提供全新供能技術(shù)。

五、新型鋰負(fù)極電池技術(shù)

中國(guó)科學(xué)院物理研究所李云明博士、胡勇勝研究員等利用水熱方法得到了一種硬碳微球，接著又利用棉花作為前驅(qū)體通過(guò)一步碳化法得到了一種硬碳微管，雖然硬碳具有優(yōu)異的儲(chǔ)鈉性能，但是其高昂成本限制了產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。接著他們提出在軟碳前驅(qū)體瀝青中加入第二相例如硬碳前驅(qū)體，利用二者之間的相互作用得到了一種無(wú)序度較高的非晶碳材料，并且這種復(fù)合前驅(qū)體具有較高的產(chǎn)碳率(60%左右)，作為鈉離子電池的負(fù)極材料，其展現(xiàn)了高達(dá)250 mAh/g的比容量、優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能。

3月初，他們?cè)阝c離子電池碳基負(fù)極材料上取得了突破，采用成本更加低廉的無(wú)煙煤作為前驅(qū)體，通過(guò)簡(jiǎn)單的粉碎和一步碳化得到了一種具有優(yōu)異儲(chǔ)鈉性能的碳負(fù)極材料。裂解無(wú)煙煤得到的是一種軟碳材料，但不同于來(lái)自于瀝青的軟碳材料，在1600 °C以下仍具有較高的無(wú)序度，產(chǎn)碳率高達(dá)90%，儲(chǔ)鈉容量達(dá)到220 mAh/g，循環(huán)穩(wěn)定性優(yōu)異。最重要的是在所有的碳基負(fù)極材料中具有最高的性價(jià)比。其應(yīng)用前景也在軟包電池中得以驗(yàn)證，以其作為負(fù)極和Cu基層狀氧化物作為正極制作的軟包電池的能量密度達(dá)到100 Wh/kg，在1 C 充放電倍率下容量保持率為80%，-20 ℃下放電容量為室溫的86%，循環(huán)穩(wěn)定，并通過(guò)了一系列適于鋰離子電池的安全試驗(yàn)。

【OFweek視角】

從硬碳微球材料到瀝青軟碳材料，再到裂解無(wú)煙煤提取軟碳材料，從科學(xué)研究，無(wú)法商業(yè)應(yīng)用，再到成本降低，在軟包電池上通過(guò)安全驗(yàn)證……這里面凝聚的是我國(guó)科研人員的智慧結(jié)晶。低成本鈉離子電池的開(kāi)發(fā)成功將有望率先應(yīng)用于低速電動(dòng)車(chē)，實(shí)現(xiàn)低速電動(dòng)車(chē)的無(wú)鉛化，隨著技術(shù)的進(jìn)一步成熟，將推廣到通訊基站、家庭儲(chǔ)能、電網(wǎng)儲(chǔ)能等領(lǐng)域。

六、 薄片式電池技術(shù)

根據(jù)報(bào)告顯示，美國(guó)司機(jī)平均每天駕駛汽車(chē)行駛30英里(48公里)，雖然電動(dòng)汽車(chē)充電一次的續(xù)航相當(dāng)于上述數(shù)字的3倍，不過(guò)還是有許多人不愿意購(gòu)買(mǎi)。

這就是所謂的“里程擔(dān)憂”問(wèn)題，不過(guò)一個(gè)科學(xué)家團(tuán)隊(duì)試圖化解這個(gè)問(wèn)題。

德國(guó)工研院移動(dòng)能源存儲(chǔ)系統(tǒng)項(xiàng)目經(jīng)理沃爾特與一個(gè)團(tuán)隊(duì)攜手合作，正在研究一種新電池，它可以讓電動(dòng)汽車(chē)充電一次續(xù)航620英里(1000公里)。

該項(xiàng)目于3年前啟動(dòng)，當(dāng)時(shí)德國(guó)工研院與同蒂森克虜伯系統(tǒng)工程、IAV汽車(chē)工程的研究人員聚在一起，討論如何改進(jìn)汽車(chē)鋰電池的能源密度。他們將目光轉(zhuǎn)向了流行的全電動(dòng)汽車(chē)特斯拉，由此開(kāi)始研究。

要達(dá)到讓續(xù)航里程達(dá)到1000公里，有一個(gè)辦法，那就是優(yōu)化電池材料，讓它存儲(chǔ)更多的能量;此外，還有另一種辦法，那就是改進(jìn)系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)。

每一個(gè)電芯大約50%的空間被組件占據(jù)，比如外殼、正極、負(fù)極、電解質(zhì)(一種液體，讓帶電粒子移動(dòng))。如果將電芯裝進(jìn)汽車(chē)需要的空間更大，因?yàn)橐镁€將電池與汽車(chē)的電力系統(tǒng)連接起來(lái)。這種設(shè)計(jì)浪費(fèi)空間。于是科學(xué)家決定調(diào)整電池的整體設(shè)計(jì)。科學(xué)家剔除封裝單個(gè)電池的外殼，用薄片式設(shè)計(jì)取代圓柱形設(shè)計(jì)。金屬片上涂有能源存儲(chǔ)材料，它是用粉末陶瓷和聚合物粘合劑制造的。金屬片的一側(cè)是正級(jí)，另一側(cè)是負(fù)極。

研究人員將所謂的雙極性電極一個(gè)一個(gè)堆疊起來(lái)，如同將一張張紙疊起來(lái)一樣，電極之間用薄薄的電解液分開(kāi)，里面還有一種材料防止電荷短路。然后科學(xué)家將疊起來(lái)的薄片封裝，規(guī)格約為10平方英尺(1平方米)，它的上部與下部與汽車(chē)電力系統(tǒng)連接。

研究人員的最終目標(biāo)就是開(kāi)發(fā)一個(gè)電池系統(tǒng)，空間大小與特斯拉汽車(chē)或者其它電動(dòng)汽車(chē)的電池一樣。在相同的空間內(nèi)可以放進(jìn)更多的電極，存儲(chǔ)更多的電能。他們的目標(biāo)是在2020年之前在汽車(chē)上測(cè)試系統(tǒng)。

【OFweek視角】

特斯拉的Model S 100D安裝100千瓦時(shí)電池組，續(xù)航里程約為335英里。電池組包含了8000個(gè)鋰離子電芯，每一個(gè)都裝在圓柱外殼中。通過(guò)改進(jìn)鋰電系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)，可在相同體積內(nèi)實(shí)現(xiàn)更大的電池容量，提高電動(dòng)車(chē)的續(xù)航能力。

這種設(shè)計(jì)方法對(duì)于目前的急需提高續(xù)航能力的車(chē)企來(lái)說(shuō)，不失為一個(gè)好途徑。因?yàn)橄鄬?duì)于優(yōu)化電池材料而言，改進(jìn)鋰電系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)相對(duì)簡(jiǎn)單，且能快速實(shí)現(xiàn)提高電池續(xù)航。

七、鈦酸鋰水合物電池技術(shù)

據(jù)外媒報(bào)道，清華大學(xué)、麻省理工學(xué)院及阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室共同發(fā)現(xiàn)了一系列全新的鈦酸鋰水合物，相較于Li2O–TiO2材料，其電化學(xué)性能較好。該物質(zhì)應(yīng)用于超長(zhǎng)循環(huán)壽命且高倍率性能的鋰離子電池，有效拓展了儲(chǔ)能材料的研究范圍，并提供了電極材料改性的新思路。

圖片來(lái)源greencarcongress.com

在35℃試驗(yàn)溫度下，全新的鈦酸鋰水合物的比容量約為130mA·h/g，可在100秒內(nèi)完全充滿電并實(shí)現(xiàn)10000次充放電過(guò)程，每個(gè)充放電周期容量衰減為0.001%。據(jù)該團(tuán)隊(duì)透露，其發(fā)現(xiàn)了上述鈦酸鋰水合物，并優(yōu)化了脫水納米結(jié)構(gòu)。

阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室電池科研人員指出，大多數(shù)情況下，對(duì)于非水鋰離子電池而言，水是不利的物質(zhì)。然而，對(duì)該款電池材料而言，結(jié)果卻截然相反。

該研究團(tuán)隊(duì)采用各類(lèi)先進(jìn)的表征技術(shù)使材料受熱，從而追蹤器復(fù)合物及結(jié)構(gòu)變化，如：X射線衍射。該技術(shù)由阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室旗下的先進(jìn)光子源提供。

當(dāng)分析綜合表征特性時(shí)，該團(tuán)隊(duì)提升了材料的結(jié)構(gòu)多樣性并采用了納米結(jié)構(gòu)，其陽(yáng)極材料捕獲水可提升電池性能。

【OFweek視角】

水在自然界內(nèi)可謂無(wú)處不在，也是化學(xué)合成所需的常見(jiàn)原材料。該研究所采用的方法或?qū)樘綄て渌咝阅茈姌O材料開(kāi)啟新的大門(mén)，給更多的研究機(jī)構(gòu)嘗試不同材料提供了新的思路。

八、錳基鈉離子電池技術(shù)

美國(guó)德克薩斯大學(xué)達(dá)拉斯分校與韓國(guó)首爾國(guó)立大學(xué)采用錳基鈉離子材料共同研發(fā)出一款全新電池。該錳基鈉離子材料材料或?qū)⒔档碗姵爻杀荆疑鷳B(tài)環(huán)保性更佳，所制成的電池可供電動(dòng)車(chē)使用。

隨著制造商、用戶對(duì)電動(dòng)車(chē)需求的不斷提升，鋰電池產(chǎn)量很可能難以為繼，無(wú)法滿足不斷增長(zhǎng)的產(chǎn)品需求。據(jù)國(guó)際能源署(International Energy Agency)新近發(fā)布的報(bào)告顯示，截止至2020年，全球電動(dòng)車(chē)數(shù)量或?qū)⑦_(dá)到900萬(wàn)-2000萬(wàn)輛;截止至2025年，全球電動(dòng)車(chē)數(shù)量或?qū)⑦_(dá)到4000萬(wàn)輛至7000萬(wàn)輛，屆時(shí)電動(dòng)車(chē)的實(shí)際數(shù)量視相關(guān)國(guó)家政策而定。

若采用鈉材料，則有望減少電動(dòng)車(chē)的電池成本，因?yàn)殁c的價(jià)格相對(duì)較便宜，且儲(chǔ)量富足，不過(guò)也同樣存在一些弊端。

盡管鈉離子電池的價(jià)格比鋰離子電池便宜，但鈉的能量密度要比鋰低20%。而電池的能量密度則直接決定了電動(dòng)車(chē)等設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間。

根據(jù)研究團(tuán)隊(duì)的設(shè)計(jì)，他們采用鈉取代了陽(yáng)極內(nèi)占比最大的材料——鋰，并用錳取代價(jià)格更為昂貴、儲(chǔ)量更為稀缺的鈷和鎳。

他們宣稱(chēng)，自己研發(fā)設(shè)計(jì)的鈉離子材料更為穩(wěn)定，其電池容量可媲美鋰離子電池，且該類(lèi)電池具有可擴(kuò)展性。為此，我們希望業(yè)內(nèi)能采用這類(lèi)新材料，并逐步實(shí)現(xiàn)商業(yè)化量產(chǎn)。”

基于對(duì)其他實(shí)驗(yàn)材料的物理特性及化學(xué)特性的深入研究，該研究團(tuán)隊(duì)采用了合理的原材料配比并攻克了上述技術(shù)難題。他們先采用了計(jì)算機(jī)模擬，進(jìn)而測(cè)定了電池達(dá)到最佳性能時(shí)各原子的配置，然后在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行了大量的材料測(cè)試直至研發(fā)成功。

【OFweek視角】

電池成本是個(gè)亟待解決的實(shí)質(zhì)性問(wèn)題之一，采用更廉價(jià)的錳基鈉離子材料有望減少電動(dòng)車(chē)的電池成本。尤其是在如今碳酸鋰的儲(chǔ)量不斷減少，價(jià)格一路上漲的情況下，如何降低電池的材料成本，顯得尤為重要。但能量密度降低的事實(shí)讓人不得不正視。那么，面對(duì)這個(gè)問(wèn)題，廠商是選擇降成本還是降能量密度?或許鋰電廠商選擇期盼開(kāi)發(fā)出成本低且能量密度的更高的材料。一旦這樣的材料研發(fā)成功，將帶來(lái)鋰電行業(yè)的顛覆性變革。

九、海水電池技術(shù)

利用水力發(fā)電相信大家聽(tīng)得多，不過(guò)有沒(méi)有想過(guò)海水可以發(fā)電呢?韓國(guó)蔚山國(guó)家科學(xué)技術(shù)研究所(UNIST)的研究人員近年集中研發(fā)一種海水電池，不但比鋰電池更環(huán)保及更低成本，而且更可顯著減少起火風(fēng)險(xiǎn)，目前研究團(tuán)隊(duì)正積極進(jìn)行改良，并期待稍后可推出市場(chǎng)。

據(jù)了解，此海水電池研究項(xiàng)目的成員同時(shí)還包括韓國(guó)電力公司及韓國(guó)東西電力公司，兩者將于2018、 2019年分別再投入30億和20億韓元，以便UNIST有足夠經(jīng)費(fèi)可改良電池以供商業(yè)用途。由于海水電池用來(lái)發(fā)電的鈉是地球蘊(yùn)藏量第六豐富的元素，因此不但成本比鋰電池更低，同時(shí)海水保持在熱流體狀態(tài)亦可降低起火風(fēng)險(xiǎn)，可以說(shuō)是好處多多。

海水電池的運(yùn)作原理與鋰電池相似，充電時(shí)將鈉離子儲(chǔ)存于陰極，然后放電時(shí)鈉與水及氧產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)形成氫氧化鈉，過(guò)程中會(huì)形成電能。研究團(tuán)隊(duì)目前正不斷改良電池的幾何形狀設(shè)計(jì)，制作各種尺寸及形狀的電池，希望將充電率提升至20Wh，如此一來(lái)有望取代鋰電池成為新一代儲(chǔ)能媒介。

【OFweek視角】

從韓國(guó)對(duì)電池方面的研究力度極大。電池至于海水電池之所以仍未能投入商用，主要問(wèn)題是海水電池的電力輸出較低。試想如果能實(shí)現(xiàn)這種電池的商業(yè)應(yīng)用，將是如何一種何種情況，幾乎不要成本的海水，成本比鋰電池低得多。同時(shí)亦可降低起火風(fēng)險(xiǎn)，提高電池的安全性能。

十、特殊電極材料技術(shù)

6月中，據(jù)外媒報(bào)道，俄羅斯國(guó)家研究型工藝技術(shù)大學(xué)節(jié)能中心的工作人員研制出了航天器高效熱電發(fā)生器所需材料的經(jīng)濟(jì)快速的制作方法，這種材料可以直接將熱能轉(zhuǎn)化為電能，相關(guān)文章發(fā)表在《材料化學(xué)學(xué)報(bào)A》上。

科研小組成員、NUST MISIS節(jié)能中心工作人員將銦用作填充物，選擇合適的金屬初始配比，在開(kāi)放式反應(yīng)器內(nèi)合成所需材料。通過(guò)這種方法，只需兩分鐘就可在開(kāi)放式反應(yīng)器內(nèi)完成合成，退火需要5個(gè)小時(shí)。這種材料和合成的特點(diǎn)可使整個(gè)進(jìn)程加快數(shù)十倍，從而降低所獲材料的成本。

7月底，德雷塞爾大學(xué)的工程學(xué)研究員們改良了MXene材料，結(jié)合超級(jí)電容器與傳統(tǒng)大容量電池的優(yōu)點(diǎn)和特性，未來(lái)或能實(shí)現(xiàn)電動(dòng)車(chē)的“近瞬態(tài)”充電。

MXene是一款扁平的納米材料，由德雷塞爾大學(xué)材料科學(xué)與工程系的研究人員所發(fā)現(xiàn)，其外觀酷似三明治，這種電極材料具有超高導(dǎo)電性。為使MXene的鋰離子能自由移動(dòng)，研究人員對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了一定的調(diào)整。研究人員將MXene與水凝膠相混合，改變了其結(jié)構(gòu)，使鋰離子能自由移動(dòng)。

【OFweek視角】

材料與信息、能源是現(xiàn)代文明的三大支柱。材料同樣是鋰電行業(yè)的支柱之一。只有更好的材料研發(fā)出來(lái)，并應(yīng)用于鋰電池中，才能使鋰電池突破發(fā)展瓶頸。而每一代材料的突破都能給鋰電池帶來(lái)顛覆性的技術(shù)變革。新電極材料的突破或?qū)⒔鉀Q長(zhǎng)久以來(lái)一直困擾電動(dòng)車(chē)市場(chǎng)的一大技術(shù)難題。

總結(jié)

新年將至，過(guò)去一年時(shí)間里鋰電行業(yè)的技術(shù)也隨著日月交替而悄悄發(fā)生著改變。有機(jī)構(gòu)對(duì)電池整體設(shè)計(jì)的改進(jìn);有選擇采用固態(tài)電解質(zhì)的，也有的堅(jiān)持深耕液態(tài)電解液的;有用復(fù)合材料作為正負(fù)極，也有考慮用單一金屬元素;不管是昂貴的石墨烯，還是低廉的錳基鈉離子，甚至用的成本可忽略的海水……不管采用什么技術(shù)，電池容量、壽命、安全性、成本等將成為長(zhǎng)久話題，這也是電池技術(shù)持續(xù)發(fā)展的方向。