是什么限制了锂电池的能量密度？如何解决锂电池的能量密度问题？

关键核心技术事关创新主动权、发展主动权，也事关国家经济安全、国防安全和其他安全。要努力实现关键核心技术自主可控，把创新主动权、发展主动权牢牢掌握在自己手中。

电动汽车因存在续航里程短、成本高等问题，许多潜在消费者对其望而却步。

锂离子动力电池能量密度已成为其产业化瓶颈，为此美、日、韩等国都制定了相关产业政策，其目标均指向“2020年能量密度达300Wh/kg”。

 

究竟是什么限制了锂电池的能量密度？

吴凯介绍，电池背后的化学体系是主要原因。一般而言，锂电池的四个部分非常关键：正极、负极、电解质、膈膜。其中正负极是发生化学反应的地方，相当于人体“任督二脉”。

由于目前负极材料的能量密度远大于正极，正极材料就成为了“木桶的短板”——锂离子电池的能量密度下限取决于正极材料，所以提高能量密度就要不断升级正极材料。但是，我国高镍材料开发起步晚，技术积累较为薄弱，制备工艺及装备条件较为落后。

 

颠覆传统 解决负极材料的硬伤

负极材料也是锂离子电池的核心材料之一，目前大多采用石墨作为负极材料。随着对续航里程需求的持续升级，传统石墨负极已不能满足市场对电池能量密度的期望。

据测算，硅基负极材料的比容量可达石墨负极的10倍，被看作是后者的“替代者”。传统硅基材料的应用，主要采用碳包覆技术，即在硅材料表面复合一层碳材料。吴凯介绍，但由于硅材料充放电过程中体积变化高达300％，多次循环后表面包覆的碳材料会破碎、脱落，对硅材料的保护作用大幅减弱，从而导致电池循环性能不佳。
 

完美“瘦身” 率先使用航空级别的“7系铝”

在能耗不变，体积和重量都受限的情况下，新能源汽车续航里程，主要取决于电池包的能量密度。

“这就考验研究人员为电池包‘瘦身’的能力。”吴凯说，宁德时代首次将航空级别的“7系铝”运用至电池包下箱体。“7系铝”，铝中的“战斗铝”，常被用于制造飞机起落架，具备轻盈、坚固、安全等特性。

吴凯告诉记者，“7系铝”应用也具有很多风险，特别是应力腐蚀现象（金属材料在某些特定的介质中，由于腐蚀介质和应力的共同作用而发生断裂）。