体系严密 牵一发而动全身 锂电池看起来结构非常简单,正极材料、负极材料、隔膜和电解液,再加上电极。事实上,别看它不起眼,锂电池材料体系非常

中国电池网主办的隔膜研讨会

  体系严密 牵一发而动全身

  锂电池看起来结构非常简单,正极材料、负极材料、隔膜和电解液,再加上电极。事实上,别看它不起眼,锂电池材料体系非常严密,真正是牵一发而动全身。如果要动它哪怕一分一毫,假设只是一个电极换成新材料,没有长年累月的测试,谁也不敢打包票。

  锂电池从上世纪七十年代问世,到九十年代由索尼实现量产,再到今天锂电池已经诞生了近半个世纪,材料体系发生了较大变化。正极材料从最初的钴酸锂发展到现在的钴酸锂、锰酸锂、三元材料和磷酸铁锂并行,可谓是进步不小。

  但实际上每种正极材料从发明到实际应用再到锂电池量产,至少花费了上十年时间。每种正极材料的改变,就算不改变负极材料,其电解液的组成以及隔膜都要做出相应改变,以达到最佳匹配效果,同时还要经过长时间的安全测试,验证其安全性,最后还要经过产业化过程,这样才能步入市场。不仅如此,其还需要市场检验和客户认可,同样需要花费时间。这也是现在锂电池材料研究非常热火,各种新材料、新技术报道层出不穷,而锂电池本身进步缓慢,材料体系基本没有变化的根本原因。

  相比较而言,在不动锂电池材料体系的情况下,在制造工艺以及电池管理技术上改进就容易得多。软包电池的出现以及锂电池容量不断提升就是制造工艺技术不断进步的结果。

  同时,为了满足可穿戴设备等新产品的需求,松下开发出直径为3.5mm、长度为1cm的针型锂电池,三星则推出了直径3.6mm、长约20mm的超小型Pin电池。随着智能手机柔性化趋势凸显,各种柔性、可弯曲锂电池产品相继问世。在电池管理技术方面,特斯拉是其中的典范,其先进的电池管理技术,创造性将超过6000个圆柱型锂电池单体通过串并联方式成组,成功降低了电池成本,提高了储能效率,为特斯拉引领电动汽车变革奠定了基础。

  未来路在何方

  尽管特斯拉为电动汽车发展提供了全新的发展思路,但只是治标不治本,在锂电池性能没有明显提升的情况下,电动汽车想大规模推广难度非常大。那么问题来了,锂电池性能如何进一步提升?未来向什么方向发展?

  笔者认为,应用市场需求是带动锂电池进步最大的力量。二次电池的发展历史充分证明了这一点,镍镉、镍氢等电池的兴起在于小型消费电池产品市场的带动,而衰落也在于这一市场被锂电池所蚕食。

  铅酸电池能够占据二次电池最大市场份额,在于其占据汽车启动电池市场,这也是其经久不衰的根本所在,但由于其缺乏新的应用市场,铅酸电池技术进步十分有限,同时还面临着锂电池的强力竞争。

  当前,锂电池已经完全占据消费电子产品市场。随着消费电子产品不断发生变革,锂电池也在不断进步。由于目前还没有出现能够在消费电子产品市场与锂电池竞争的二次电池,锂电池还将占据消费电子产品市场很长一段时间。

  同时,锂电池正在逐步打开在电动工具、电动自行车、电动汽车等动力电池市场,为其未来技术进步提供了良好的动力,再加上其竞争对手燃料电池、液流电池等新型电池还处于起步阶段,离产业化还有一段距离,这为锂电池技术变革提供了难得的历史机遇期。

[责任编辑:赵卓然]

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