隨著電動(dòng)汽車(chē)市場(chǎng)普及速度的不斷加快，更長(zhǎng)的續(xù)航里程需求對(duì)動(dòng)力電池的能量密度提出了挑戰(zhàn)，而解決動(dòng)力電池能量密度的關(guān)鍵則在于電池材料技術(shù)的突破。
電動(dòng)汽車(chē)鋰電池
“2020年動(dòng)力電池模塊的能量密度達(dá) 到300瓦時(shí)/千克”被政府和業(yè)界作為下一段發(fā)展目標(biāo)提出。現(xiàn)在距離2020年還有7年時(shí)間，可產(chǎn)業(yè)化的下一代動(dòng)力電池卻還沒(méi)有浮出水面。學(xué)者們看好鋰硫 電池、鋰氧電池等新材料電池，而從業(yè)者則對(duì)下一代動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)化前景更為悲觀，認(rèn)為達(dá)到300瓦時(shí)/千克的材料，現(xiàn)在還沒(méi)看到。
400-500公里的續(xù)駛里程對(duì)于傳統(tǒng)燃油汽車(chē)來(lái)說(shuō)是十分容易達(dá)到的數(shù)值，而對(duì)于電動(dòng)汽車(chē)來(lái)說(shuō)卻遙不可及。目前，主流電動(dòng)汽車(chē)?yán)m(xù)駛里程多在 200公里以下，少數(shù)如比亞迪E6、特斯拉ModelS等則通過(guò)增加電池組數(shù)量，犧牲車(chē)重、成本經(jīng)濟(jì)性的方式增加續(xù)駛里程，其模式難以推廣。
即使不要求電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)駛里程與傳統(tǒng)燃油汽車(chē)看齊，僅僅是從更高效率的角度看，提升電池比能量、降低電池重量也是必須的。而現(xiàn)階段單體電池比能量?jī)H110-120Wh/kg，組合成電池包后，電池系統(tǒng)能量密度還不到90Wh/kg。
根據(jù)國(guó)務(wù)院頒布的《節(jié)能與新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2012-2020年)》中提及的目標(biāo)，至2015年動(dòng)力電池模塊的能量密度達(dá)到 150Wh/kg(折算成單體電池，其能量密度大約需要達(dá)到170-190Wh/kg)，至2020年動(dòng)力電池模塊的能量密度達(dá)到300Wh/kg(對(duì)應(yīng) 的單體電池能量密度至少達(dá)到330Wh/kg以上)。
鋰硫和鋰空氣(鋰氧)電池正成為當(dāng)下國(guó)際鋰電池材料研究領(lǐng)域正在積極攻關(guān)的重點(diǎn)。
Oxis能源公司日前表示其開(kāi)發(fā)的鋰-硫電池能量密度超過(guò)了300瓦時(shí)/千克，并期望在2018年研發(fā)出存儲(chǔ)能力是目前兩倍的鋰-硫電池。不僅如此，Oxis預(yù)計(jì)2016年下旬會(huì)發(fā)布一款能量密度超過(guò)400Wh/kg的鋰電池產(chǎn)品，同時(shí)期望在2018年底將該數(shù)值提升至500Wh/kg以上。
中國(guó)工程院院士、中國(guó)科學(xué)院物理研究所研究員陳立泉認(rèn)為，鋰氧電池的現(xiàn)狀是在實(shí)驗(yàn)室階段，但是國(guó)外很多公司還在研究，國(guó)內(nèi)公司還沒(méi)有開(kāi)展相關(guān)的研究。雖然常規(guī)的電池材料研發(fā)上中國(guó)并不落后于國(guó)際水平，不過(guò)在更尖端動(dòng)力電池體系的研發(fā)上，國(guó)內(nèi)與國(guó)際水平還有很大差距。
陳院士在接受記者采訪時(shí)稱(chēng)，短時(shí)間內(nèi)要想從電池材料上出現(xiàn)較大的突破還不現(xiàn)實(shí)，中國(guó)鋰電行業(yè)有必要從中長(zhǎng)期確定適合的電池路線以避免走彎路。
小結(jié)：
目前電動(dòng)車(chē)面臨的發(fā)展瓶頸一方面表現(xiàn)為續(xù)航里程不夠理想;另一方面充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不足也是制約電動(dòng)車(chē)大規(guī)模推廣的重要原因。為了能夠有效緩解 用戶(hù)的“里程焦慮”，各大電池廠商聯(lián)合汽車(chē)主機(jī)廠主要集中在高性能鋰電池的研發(fā)上，像北汽新能源和韓國(guó)SK共同開(kāi)發(fā)的三元鋰電池容量達(dá)到了30.4千瓦 時(shí)，因此北汽全新電動(dòng)車(chē)EV200/ES210的續(xù)航里程在等速行駛下均超過(guò)了240公里。不過(guò)續(xù)航里程并非越高越好，用戶(hù)還應(yīng)根據(jù)自身需求選擇合適的車(chē) 型，畢竟續(xù)航里程越高，鋰電池成本隨之攀升，并不適合中低端電動(dòng)車(chē)的推廣和市場(chǎng)培育。
在鋰電池一家獨(dú)大的今天，研究人員把目光放在了金屬性更為活躍的金屬鎂上，而鎂離子因?yàn)?價(jià)屬性結(jié)合電子的能力更強(qiáng)，所以，理論上來(lái)講，如果兩 塊電池分別使用了同等密度含量的鎂離子和鋰離子，使用鎂離子作為傳遞電子介質(zhì)的電池能量存儲(chǔ)密度將是鋰電池的兩倍。不過(guò)這項(xiàng)技術(shù)目前仍不成熟，還有待解決 電解液的問(wèn)題。