目前,下一代
锂离子电池最有可能是锂电池,最好是全固态锂电池。(锂金属负极电池)我有一个计划,美国能源部的“电池500”在这里与大家分享。这个为期5年、耗资5000万美元的电池500强联盟旨在将电动汽车电池的存储容量提高两倍,20%的资金将用于赞助
电池技术领域的小型“种子”研发项目。该联盟将制造比能量比为每公斤500瓦时的电池,而典型的电动车电池为每公斤170-200瓦时。
3C电池主要是锂钴电池。现在的生命更新手段是做高压,而且效果明显。正是出于安全考虑,虽然厂家有技术储备,但实际应用相对保守。今年动力电池的主要发展趋势是正极采用三元NCM333/523/622,负极采用能量密度为160-230Wh/kg的石墨芯填充时,负极约为140-160Wh/kg。毕竟,钴的价格在一年内涨了两倍,现在每吨超过19万美元。目前,业界认为氧化硅/石墨复合材料是主要的有效方法,可以达到约10%的氧化硅含量。纯硅有太多缺点,膨胀率为300%。循环是迫切的,当然,氧化硅/石墨复合粘结剂更为重要。加在一起,核心的能量密度可以增加50%到大约300wh/kg。时间节点是2020年左右。当时,包装的容量为220wh/kg。400公里的电池袋只有200公斤。与原动力电池磷酸铁锂/石墨溶液相比,增幅近3倍。目前业内普遍认为,2025年前不会出现全固态。存在很多问题,一是接触界面不稳定,实验室主要是屈曲。由于压力不足,固体电解质经常与电极材料接触不良,充放电不稳定。二是锂金属板不能切割得很薄。目前,该行业的领先优势约为35-50微米,这限制了锂金属板的应用。当前的科技面貌。没有其他的储能材料可以完美地替代锂电池。据估计,下一代锂电池将是锂电池。
单论更高能量密度/比能量的二次电池(排除燃料电池、核电池,因为它们是一次电池,比如氢燃料电池、金属/空气燃料电池,燃料电池应该去和石油、天然气、生物乙醇、内燃机、蒸汽机对比,比效率、比功率、比成本、比污染,无论如何也比不到锂离子电池头上,顶多能配锂离子电池弄个电电混动,但是内燃机也有配锂离子电池做油电混动啊,也是一样的),理论上的最高比能量体系是锂/硅体系或者锂/空气(真)体系,这两个体系都未必一定能实现。
金属锂负极已经研究了三十多年,现在热门的体系锂硫、锂空、全固态电池都是通过使用金属锂才能获得高比能量,但是金属锂负极的枝晶问题这三十多年是没有解决的,不知道有没有可能解决,在我看来是停滞三十年没什么实质进展的。
现在研究的锂氧气电池算上氧气罐重量的话能量密度应该是低于常规电池的,除非实现真正的空气作为电极反应物才是有意义的工作,也很难,因为氮气也和锂反应,空气中能和锂反应的东西太多了。