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碳小烯

新虫 (初入文坛)

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[交流] 锂电池议会精华汇总已有3人参与

转载自 2015-10-21 烯碳资讯

今日锂电池会议系列报道——中国锂电池如何实现从跟跑到领跑？

2015年10月15日，由清华大学、中国科学院物理研究所主办，北京新材料发展中心、《新材料产业》杂志社承办的第十届北京动力锂离子电池技术及产业发展国际论坛在北京裕龙国际酒店圆满结束。在会上，来自业内的专家对中国锂电池如何从跟跑到领跑进行了展望。

一、大力发展清洁能源和电动汽车成为国家战略。

全球已经进入从化石能源向可再生能源转变的时期，国家能源发展的战略方向是加强可再生能源在能源消费中的比重。到2015年6月，我国风电装机达1.05亿千瓦，光伏发电装机达3578万千瓦，上半年全国风电弃风电量175亿千瓦时，弃光电量约18亿千瓦时。先进可充电池是风电和光伏电储存首选方式，同时也是电动车产业成败的关键。

智能电网对于储能电池的发展目标：
能量密度高于铅酸电池，能量转换效率大于80%，循环寿命高于5000次，寿命5000次成本小于1500元/kwh，寿命10000次成本小于3000元/kwh。

电动车锂离子动力电池的发展目标：
目前：锰酸锂、三元等正极、石墨负极，比容量90-140 Wh/kg，续航里程80-140 km。2015年目标：比能量150 Wh/kg，续航里程150 km，电池成本2 元/Wh。2020年目标：比能量300 Wh/kg，续航里程300 km，电池成本1.5元/Wh。

二、我国先进电池材料短期和长期的发展方向

近期为三元材料体系：纳米Si/C为负极，正极材料:充电电压大于4.2V LiCoO2、高电压LiNi0.5Mn1.5O4三元正极材料NCM、NCA。能量密度可达120-300Wh/kg。

中期为金属锂电池：现有的锂离子电池,锂来自正极,电池容量主要由正极决定。金属锂电池以金属锂为负极, 含锂或不含锂的过渡金属氧化合物为正极。金属锂的容量 ≈ 4000 mAh/g 是石墨负极(容量372mAh/g)的十倍以上。为了避免充放电过程中锂枝晶的生长引发的安全事故,必须采用固态锂电池。能量密度 200-300Wh/kg。

远期为锂空和锂硫电池：以金属锂为负极,固体锂离子导体为电解质的锂空气或锂硫电池是未来的发展方向。Li/S和 Li/O2电池的理论能量密度分别为2654Wh/kg和5217Wh/kg。两个体系的实际能量密度有望达到或超过500Wh/kg。

三、如何实现弯道超车，实现从跟跑到领跑？

中日韩锂电池国际市场定位：韩国第一,日本第二,中国第三。韩国的技术水平略低于日本，借助大财团优势，产业集中度高,近年又在中国建厂，不但降低生产成本，也有助于抢夺中国市场。日本技术实力雄厚, 自动化程度高，但产品跟随市场的速度慢，成本始终居高不下。中国企业的技术水平低，产业集中度低,追赶世界潮流，核心技术落后于日韩。如何改变韩日中的市场格局？变道超车，提前布局全固态锂电池！

全固态锂电池在提高能量密度、避免安全事故、延长使用寿命等方面具有很大的优势。锂硫电池反应中间产物 Li2Sx 溶于电解液中，由于穿梭效应，到达金属锂负极使之失去活性，解决方案是采用固体电解质。锂空电池是开放体系，而金属锂易与环境中H2O和CO2反应，失去活性，解决方案是采用固体电解质。锂硫和锂空电池的锂负极在充放电循环中都容易出现锂枝晶，解决方案是采用固体电解质。

四、全固态锂电池开发材料是关键

负极材料为金属锂，难点在金属锂表面保护、防止锂枝晶生长；

正极材料可不含锂但能储存大量锂，难点在脱嵌锂后零应变；

固体电解质为聚合物和无机离子导体及其复合材料，难点在纳米材料合成和复合材料制备；

界面问题，解决界面问题对获得优质全固态锂电池至关重要。

五、什么是电动车终极电池？

会是氢氧燃料电池是EV终极电池吗？不是！首先，氢氧燃料电池是一次电池。其次H2/O2理论能量密度: 3525wh/kg,Li/O2理论能量密度:5217wh/kg。
因此，应加速Li/O2电池的研究。

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