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解读锂离子电池的研究现状 
日期:2018-11-08 点击:993
     锂离子电池自问世以来由于其优异的的电性能而得到了广泛的应用。但它的发展远没有停止,主要是锂离子电池存在如下缺点:
(1)安全性需进一步提高。由于锂离子电池的电解质使用易燃的有机溶剂和具有腐蚀性的电解质盐,过充电时电解液易在高氧化态的正极材料表面发生反应产生可燃性气体,内压升高,电池发生胀气、漏液等现象,造成用电器的腐蚀和损坏;放电时负极表面易形成锂枝晶刺穿隔膜引起电池内部短路,使电池内部温度急剧升高而发生爆炸。安全性问题大大限制了锂离子电池的应用领域。
(2)电池成本高。主要包括:广泛采用的LiCoO2正极材料价格高;电解质体系的提纯困难,发展新一代的电解质已经是业内人士共同呼吁的。
(3)大电流充放电不适合现有电动工具使用。由于采用有机电解质体系,电池内阻大,一般放电电流为0.5mA cm-2,最大为2~4mA cm-2只适用于中小电流的用电器使用。目前全世界的科技和工业界都在努力发展锂离子电池及相关技术,不断开发新产品,扩大市场范围;不断研究新型锂离子电池材料,提高电池性能及降低电池成本。
(4)现有的锂离子电池的比能量过低,无法达到纯电动车的应用要求。目前行业实际商业化应用的锂离子电池的比能量只有100Wh/kg左右,如此低的比能量,导致为了达到电动车的行程要求,电池的重量达到1吨,如2011年在杭州试点的纯电动车,其使用的电池是众泰控股和海马汽车公司生产的磷酸铁锂电池,每部车配备的电池重量达到1吨,这就造成了行程中有一半的能量实际上是背着电池在运行。
锂电池的未来走向
     虽然锂离子电池在商业上取得了极大成功,然而其发展并非是一帆风顺的,对锂离子电池及其研究者而言,机遇与挑战并存。根据2011年的新型铅酸电池的研发以及我国铅酸电池行业内的整合,日本研究工作者将钠硫电池在储能上的应用,以及近年来研究所、学校关注的锂硫电池和锂空气电池的发展,都将对当前锂离子市场造成冲击。特别是有研究报告称,近期美国的研究人员的一项重大技术突破将有可能是锂空气电池有潜力实现电池技术的一大飞跃,因为与标准电池相比它减轻了重量,降低了复杂度。标准电池的所有组件存储于内部,而锂空气电池使用空气中的氧气。然而这项技术面临的最大问题是活跃的氧气会与其它电池组件发生反应。研究人员发现了一种不会与氧气发生反应的电解质材料,使电池在多次充放电后性能保持稳定。根据研究人员的估计,在理论上电池储存电量能达到市场上现有锂离子电池的10倍。
     对锂离子电池的研究者来说,当务之急应通过工艺创新,进一步降低原材料成本,提高电池循环性能及稳定性。从技术发展方向看,以下三方面应给予极大关注:
(1)发展电动汽车用大容量锂离子动力电池;
(2)开发和使用新的高性能电极材料,尤其是高性能正极材料的开发;
(3)进一步降低锂离子电池的成本和提高电池的安全性能对锂离子电池的商业化应用来说,则需要通过行业内的运行管理模式调整,来达到生产高标准的电池的要求,其实这也是占全球40%正极材料销量的中国最需要关注的和发展的,这就如同中国为何是制造大国而不是制造强国,这种现象在中国的锂离子电池市场也同样存在,并且相当严重。
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