鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:517次 | 2022年04月07日
鋰電池容量不斷沖破 將要掌控未來(lái)
剛剛過(guò)去的四月,兩條消息被廣泛報(bào)道———天津研制的鋰離子電池創(chuàng)世界單體圓柱形電池容量之最,合肥研制出續(xù)航能力達(dá)380公里以上的客車大容量鋰離子電池。這些都為鋰離子電池在電動(dòng)汽車上的普遍使用供應(yīng)了有力的容量支持,也使相關(guān)鋰離子電池的股票在近日大幅上漲。近期,有關(guān)鋰離子電池在技術(shù)上取得成果的消息接二連三。那么,目前國(guó)內(nèi)外鋰離子電池的發(fā)展處于一個(gè)什么狀態(tài)?鋰離子電池將有什么用武之地?決定鋰離子電池將來(lái)使用之路的關(guān)鍵有什么?
鋰離子電池能耐越來(lái)越大用武之地也越來(lái)越多
遼寧日?qǐng)?bào):近日,出現(xiàn)了許多鋰離子電池研發(fā)取得緊要進(jìn)展的新聞,這從一個(gè)角度,是不是說(shuō)明鋰離子電池將成為電子產(chǎn)品中所用電池的主流?
劉彥龍:是的,鋰離子電池已經(jīng)成為手機(jī)、筆記本電腦、數(shù)碼相機(jī)等便攜式電子產(chǎn)品電源的唯一選擇。從電池本身來(lái)說(shuō),傳統(tǒng)的鉛酸蓄電池和鎳鎘電池對(duì)環(huán)境有著不利的影響,如鉛酸蓄電池行業(yè)出現(xiàn)鉛、酸霧及廢酸等污染物。從上世紀(jì)90年代末,世界各國(guó)都開(kāi)始對(duì)鉛酸蓄電池加工加以限制或治理,我國(guó)在去年公布了《蓄電池行業(yè)準(zhǔn)入條件》,就是要戒備蓄電池低水平重復(fù)建設(shè),保護(hù)生態(tài)環(huán)境,為電池行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和產(chǎn)業(yè)升級(jí)奠定了基礎(chǔ)。
遼寧日?qǐng)?bào):這個(gè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和電池產(chǎn)業(yè)升級(jí)是否鋰離子電池?它有什么優(yōu)點(diǎn)?
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
劉彥龍:鋰離子電池誕生和商品化于上世紀(jì)90年代初。從電池性能而言,鋰離子電池較鎳鎘或鎳氫電池具有高電壓、循環(huán)壽命長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、無(wú)記憶效應(yīng)、成本低廉等優(yōu)點(diǎn),比如,一個(gè)鋰離子電池單體的工作電壓為3.7V(均勻值),相當(dāng)于3個(gè)串聯(lián)的鎳鎘或鎳氫電池;比能量(能量密度,指單位質(zhì)量?jī)?chǔ)能多少)也大,按目前普遍的150Wh/Kg,是鎳氫電池的2倍、鉛酸蓄電池的4倍,更緊要的是從環(huán)保角度來(lái)說(shuō),鋰離子電池幾乎不出現(xiàn)有毒有害物質(zhì),環(huán)境友好,總的來(lái)看,鋰離子電池已成為便攜式電子產(chǎn)品電源的最佳選擇,也是電動(dòng)汽車和儲(chǔ)能市場(chǎng)的緊要選擇,是最有前景的儲(chǔ)能和移動(dòng)電源。當(dāng)然,鉛酸電池也有自身的優(yōu)點(diǎn),短時(shí)間內(nèi)在汽車、電動(dòng)自行車、通信等范疇仍占有統(tǒng)治地位,將來(lái)要高度重視環(huán)境保護(hù)和新技術(shù)的開(kāi)發(fā)。
遼寧日?qǐng)?bào):電子產(chǎn)品特別是移動(dòng)電子產(chǎn)品越來(lái)越多,對(duì)移動(dòng)電源和儲(chǔ)能設(shè)備需求越來(lái)越大,您覺(jué)得將來(lái)鋰離子電池在什么范疇最能大顯身手?
劉彥龍:鋰離子電池最初僅使用于高端攝像機(jī)、手機(jī),今朝已完全占據(jù)兩者的電池市場(chǎng)??梢哉f(shuō),只要是要儲(chǔ)能的電子產(chǎn)品都可以用上鋰離子電池,依據(jù)使用又可分便攜儲(chǔ)能電池和動(dòng)力鋰離子電池。前者緊要包括計(jì)算機(jī)、通信和消費(fèi)電子產(chǎn)品,動(dòng)力鋰離子電池組括電動(dòng)自行車和新能源汽車以及電動(dòng)工具等范疇。
遼寧日?qǐng)?bào):它的使用前景還是十分廣闊的?
劉彥龍:是的,在電動(dòng)工具、電動(dòng)汽車、小型醫(yī)療儀器等范疇鋰離子電池已成為最有競(jìng)爭(zhēng)力的電池候選產(chǎn)品,比如電動(dòng)自行車往日完全用鉛酸蓄電池,而去年鋰電電動(dòng)汽車占到電動(dòng)汽車年銷量的4%至5%,替代鉛酸蓄電池的步伐在加快,大容量鋰離子電池已在電動(dòng)汽車上開(kāi)始試用;近年來(lái),在通信、、、、飛天、探月等和航天范疇鋰離子電池的身影也時(shí)常見(jiàn)到;隨著鋰離子電池性價(jià)比的進(jìn)一步提高,將來(lái)將向大規(guī)模太陽(yáng)能系統(tǒng)、電網(wǎng)調(diào)峰、住家電力儲(chǔ)存設(shè)施方面延伸。鋰離子電池是將來(lái)最緊要的電源產(chǎn)品,將給電子產(chǎn)品的使用帶來(lái)更大的便利。
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測(cè)繪、無(wú)人設(shè)備
研制更高性能的鋰離子電池正負(fù)電極材料是關(guān)鍵
遼寧日?qǐng)?bào):雖然手機(jī)、筆記本電腦都用上了鋰離子電池,鋰離子電池電動(dòng)汽車也出現(xiàn)了,但是待機(jī)時(shí)間等還不是令人滿意,這是否說(shuō)明鋰離子電池的性能還有待進(jìn)一步提高?
劉彥龍:一方面,電子產(chǎn)品特別是手機(jī)、電腦的便攜化和平板化潮流使我們對(duì)電池有了更高的期待,我們總是期待充電更快、容量更足、使用時(shí)間更長(zhǎng),而技術(shù)的進(jìn)步總是趕不上用戶的要求。另一方面,鋰離子電池的技術(shù)進(jìn)步一直沒(méi)有停止過(guò),以使用的20年來(lái)計(jì),性能已經(jīng)有了極大的提高。當(dāng)然,鋰離子電池要想有更大的使用空間,性能非得有更大的提高。以使用在電動(dòng)汽車上為例,在能量密度上,每公斤汽油可供應(yīng)約10000瓦時(shí)的動(dòng)力,而目前的每公斤鋰離子電池僅能供應(yīng)約100多瓦時(shí)能量,在續(xù)航能力上,汽油轎車加滿一箱油約可跑500公里,而目前鋰離子電池車洋溢電續(xù)航能力一般約一二百公里。所以,將來(lái)在可接受的成本和安全條件下,開(kāi)發(fā)更高比能量的電池材料。
遼寧日?qǐng)?bào):要想實(shí)現(xiàn)性能上的飛躍,最關(guān)鍵的技術(shù)沖破有什么,也就是科研上努力的方向有什么?
劉彥龍:鋰離子電池充電時(shí),鋰離子從正極材料中脫嵌,經(jīng)過(guò)隔膜和電解液,嵌入到負(fù)極材料中,放電以相反過(guò)程進(jìn)行。正極、負(fù)極、電解液及隔膜等所用的材料決定了充放電等大部分性能,所以說(shuō),材料是鋰離子電池之基石,材料體系不同,致使其性能千差萬(wàn)別,探索各組成部分使用新材料來(lái)提升鋰電的能量轉(zhuǎn)化效率和能量密度是鋰電技術(shù)沖破的重點(diǎn)和方向。
遼寧日?qǐng)?bào):據(jù)報(bào)道,美國(guó)和我國(guó)科學(xué)家都把石墨烯材料用到了鋰離子電池上,使鋰離子電池性能獲得不同程度提高,這是否在材料上的沖破?
劉彥龍:是的,石墨烯是最新的納米材料,具有高導(dǎo)電性和良好的柔韌性,美國(guó)研究人員通過(guò)對(duì)石墨烯的神奇解決,把它用到鋰離子電池負(fù)極中,使鋰離子電池中的鋰離子獲得高速率通道的性能,充放電速度比一般的石墨做負(fù)極材料的鋰電快數(shù)倍。但石墨烯的大規(guī)模制備和使用仍是難題,成本很高,限制了它在鋰離子電池中的用途。
看市場(chǎng)中日韓三分天下論技術(shù)我國(guó)須加快追趕
遼寧日?qǐng)?bào):近日,各大媒體報(bào)道了復(fù)旦大學(xué)吳宇平教授的水鋰離子電池的研制獲得沖破,這個(gè)是不是是一種新型的鋰離子電池?
劉彥龍:水鋰離子電池的特點(diǎn)是用水做電解質(zhì)而不是通常的有機(jī)溶劑,而且用的是鋰金屬,這些都是很神奇的,思路很新,而且在試驗(yàn)室也取得了成功,成功的關(guān)鍵還是在正負(fù)極材料上有神奇之處。水鋰離子電池在低成本、大容量等方面有大量的工作要做,離產(chǎn)業(yè)化還有很長(zhǎng)的時(shí)間,因?yàn)楫a(chǎn)業(yè)化不但涉及到成本,還要成熟的制備工藝與體系??茖W(xué)發(fā)明從試驗(yàn)室到產(chǎn)業(yè)化的過(guò)程并非一蹴而就,仍有很多問(wèn)題要處理。
遼寧日?qǐng)?bào):目前已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化的動(dòng)力鋰離子電池類型緊要有錳酸鋰、三元材料和磷酸鐵鋰,他們各有什么優(yōu)點(diǎn),哪種最有前景?
劉彥龍:3種電池應(yīng)當(dāng)說(shuō)各有特點(diǎn),錳酸鋰動(dòng)力鋰離子電池具有較高的氧化還原熱穩(wěn)定性,三元電池是鎳、鈷、錳3種材料組成,其具有較高的充放電循環(huán)性能,價(jià)格較高;磷酸鐵鋰離子電池性價(jià)比較高、安全性能更好,至于將來(lái)動(dòng)力鋰離子電池的發(fā)展走向還是要看市場(chǎng)發(fā)展需求。今朝日本、韓國(guó)動(dòng)力鋰離子電池以錳酸鋰為主,混合三元一起使用既保證了安全性,又提升了能量密度。我國(guó)目前大規(guī)模加工的緊要是磷酸鐵鋰離子電池,倘若在三元及錳酸鋰離子電池的技術(shù)上取得進(jìn)一步?jīng)_破,可以逐步向三元及錳酸鋰離子電池為主導(dǎo)的鋰電產(chǎn)業(yè)邁進(jìn)。
遼寧日?qǐng)?bào):據(jù)了解,我國(guó)已經(jīng)是世界鋰離子電池的加工大國(guó),您對(duì)我國(guó)的鋰離子電池加工發(fā)展態(tài)勢(shì)及市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)有何提議?
劉彥龍:鋰離子電池市場(chǎng)基本呈現(xiàn)我國(guó)、日本、韓國(guó)三分天下的格局,我國(guó)是鋰離子電池加工和出口大國(guó),但還不是鋰離子電池強(qiáng)國(guó),與日、韓比還有差距。預(yù)計(jì)從2015年開(kāi)始,電動(dòng)汽車市場(chǎng)將快速上升,到2020年電動(dòng)汽車用電池市場(chǎng)將達(dá)到400億美元。所以說(shuō),僅就動(dòng)力鋰離子電池市場(chǎng)而言將來(lái)需求就十分巨大。這要在國(guó)家政策和財(cái)力支持下,鋰離子電池公司增強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新,掌握核心技術(shù),做強(qiáng)做大自主品牌,積極開(kāi)發(fā)國(guó)內(nèi)國(guó)際市場(chǎng),贏得全球高端市場(chǎng),使我國(guó)早日成為世界鋰離子電池強(qiáng)國(guó)。