电池能量密度和安全性为什么成为天然矛盾呢、

当前，锂电池已与我们的生活越来越紧密，我们的手机、笔记本电脑里面都有锂电池。锂电池指的是电化学体系中含锂的电池，由正极材料、负极材料、电解液、隔膜材料四部分构成。因正极、负极材料不同，而被区分成不同种类的电池，如常用的正极材料有钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、磷酸铁锂等，常用的负极材料石墨、锡基、硅基、钛基等。

在2016年Model3型汽车发布前，特斯拉电动汽车采用松下提供的18650型号的钴酸锂电池，单颗电池容量为3100毫安时。特斯拉的MODELS型汽车上的电池单元一共运用了约7千-9千节18650锂电池，特斯拉的工程师首先将这些电池以砖、片逐一分配组成电池包，然后平铺在车身底板上。

早在1991年，索尼公司就发布了首个商用锂电池，同时索尼公司根据多年开发经验，综合考虑后定下了一种标准电池型号：直径为18mm，长度为65mm的圆柱形电池——也就是我们今天常说的18650锂电池。之后这种圆柱形的锂电池彻底革新了消费电子产品的面貌。小到充电宝，大到汽车，这种圆柱形电池无时不刻不在影响着我们生活的方方面面。

今天松下、三星、LG等厂商旗下的的电池工厂仍然在24小时不停地生产着这种有着近30年历史的产品。由于18650号电池的体积太小，无法通过工艺控制和原材料角度提高能量密度，降低电池成本，因而特斯拉从Model3车型开始，使用增大体积的21700号镍钴铝三元锂电池，也就是直径21mm、长度70mm的圆柱形电池。

三元锂电池全称“三元材料电池”或“三元聚合物锂电池”。它指的以镍钴锰（铝）三元材料做正极材料，以石墨为负极材料的电池，所以称之为“三元”。

三元锂电池的最大优势在于电池储能密度高，续航能力强；其次电池寿命、输出功率、成本控制都不错，因此特斯拉、比亚迪等国内外汽车产商都纷纷选择采用。但其安全性却令人担忧，宋健指出，三元锂电池中的三元材料在达到一定温度时，会分解释放出极活泼的初生态氧，即使在没有外界氧气供应的情况下，电池本身就具备可燃物、助燃物和着火源的燃烧三要素。

三元锂电池中所含的镍钴锰（或铝）三种金属元素聚合物，在电池内部发挥了巨大的作用。镍、钴是元素周期表中副族中的活性金属，主要作用是提升电池的体积能量密度，是提升续航里程的主要突破口，要想电池让汽车跑得更远，那就势必要增加镍、钴在三元材料中的比值，不过也必须承担两者化学性质活泼带来的安全隐患，鱼和熊掌不可兼得。

“三元锂电池中使用热失控温度越低的正极材料，电池的安全性就越差。”中国工程院院士杨裕生曾发表文章，旗帜鲜明地反对大力发展三元锂电池。杨裕生认为，国家新能源汽车的补贴机制鼓励电动汽车搭载高能量密度电池，电池厂商为追逐利益，在缺乏科学性的情况下，才大力发展三元锂电池。

优势满满的全固态锂电池发展缓慢

电池被安装在空间有限的汽车里，其能量密度决定了电动车的行驶距离，目前电动车用的锂电池能量密度约为120~150瓦时/公斤，根据《中国制造2025》动力电池发展规划：到2020年，国产电动汽车的电池能量密度将达到300瓦时/公斤，2025年达到400瓦时/公斤，到2030年达到500瓦时/公斤。

随着电芯和电池系统能量密度的进一步增加，保障动力电池系统安全的需求也会更加强烈，挑战和难度也将随之提升。十三届全国政协副主席、中国科协主席万钢也曾公开表示，在发展电池能量密度的同时，要将动力电池系统电-热安全作为电动汽车发展最关键的指标，从动力电池的单体模块、电池包、电-热管理以及结构布置等方面综合考虑，重视材料的稳定性、充放电机制、热失控防护和电-热管理系统。

电池能量密度的跃进对于电池来说本身就是一场“赌注”，因为能量密度提升意味着需要采用更高活性的正负极材料，或减少隔离膜的厚度，两项做法都将大幅增加电池的危险性。

如何解决能量密度和安全性的矛盾？中国科学院院士欧阳明高接受媒体采访时候表示，全固态锂电池是未来电池发展的方向。他介绍，目前业内正在研究一种全固态电池，不会发生刺穿隔膜的问题。

欧阳明高院士强调，这个词的每一个字都不能少、不能变，所谓“全固态锂电池”是一种在工作温度区间内所使用的电极和电解质材料均呈固态，不含任何液态成分的锂电池。

全固态锂电池由于采用高热稳定性的固态电解质，代替了易燃的常规有机溶剂电解液，电池燃烧问题可以得到有效解决。搭载全固态锂电池的汽车，自燃概率会大大降低，可以说是下一代新能源汽车动力电池的理想对象。