[摘要]武汉高价回收活性染料近期科技部发布了《国家要点研制方案新动力轿车要点专项实施方案(征求意见稿)》，明确提出动力电池的单体比能量2015年底到达200瓦时/公斤，2020年到达300瓦时/公斤。
近期科技部发布了《国家要点研制方案新动力轿车要点专项实施方案(征求意见稿)》，明确提出动力电池的单体比能量2015年底到达200瓦时/公斤，2020年到达300瓦时/公斤。
尽人皆知，当时各种不一样资料的锂电池单体比能量最高也就在200瓦时/公斤，这现已是有些锂电池的极限，而单体比能量300瓦时/公斤现已超出了有些锂电池的理论值。将来锂电池终究该走向何方？
技能在前进 但缺少革新性改动
回首过往十年，锂电池技能在不断前进，最为显着的感受即是电池容量显着添加了。用过笔记本电脑的人都知道，2005年笔记本电脑的续航时刻通常都在2个小时摆布，差点只需1个小时，而如今笔记本电脑的续航时刻遍及在5个小时以上，有的甚至可以到达10个小时。
技能前进的另一显着优点即是报价在不断下滑。报价下滑使得锂电池的运用领域在不断扩大，抢占镍氢、镍镉、铅酸等二次电池的商场。
别的方面的前进还包含：电池品种不断丰厚，聚合物锂电池开端占有职业主导位置，方形、圆柱形、软包电池逐渐形成鼎足之势之势；充电时刻显着缩短，10年前一块手机电池充溢需5-6个小时，如今通常只需2-3个小时，这仍是在容量翻倍的情况下……
客观来看，锂电池在这十年间的技能前进确实很大，但缺少革新性的改动。锂电池与10年前没有两样：构造没有发作改动，首要配套资料底子没有改动。尤其是正极资料还与10年前相同，仍是钴酸锂、锰酸锂、三元资料和磷酸铁锂这四种。有改动的仅仅不一样资料的商场占比，10年前是钴酸锂的全国，如今则是钴酸锂、锰酸锂、三元资料和磷酸铁锂四分全国。
LiCoPO4、Li3V2(PO4)3等高电压以及高比能量正极资料报道层出不穷，硅负极、金属负极等可以处理一切疑问的新式负极资料频繁见诸报端，石墨烯、碳纳米管等新资料运用于锂电池也常常出如今媒体头条，玻璃陶瓷、离子液体等新式电解质层出不穷。能量密度更高、单位本钱更低、循环次数更多、充电速度更快……论文有许多，投资也很大，但实践商品却还没有。
但是，下流运用商场正在发作底子性改动，手机现已完结了从功能手机到智能手机的革新，平板电脑虽然还不能取代笔记本电脑，但现已占有了有些商场，电动轿车的鼓起正在引领轿车革新，可穿戴设备正在疾速鼓起，这些都对锂电池提出了更高的需求。
事实是，当时锂电池还达不到智能手机、电动轿车提出的需求。2005年手机电池容量只需1000mAh摆布，其待机时刻可以轻松到1周，正常运用2天没有疑问，而如今容量到达3000mAh的手机待机时刻能有2天就不错了，实践用起来连一天都坚持不了。
作为花费电子商品，手机充电十分便利，不管是在家仍是在单位都很简单处理。而移动电源的呈现进一步处理了外出无法充电难题，所以手机电池疑问还不是很杰出。
但电动轿车就彻底不相同了。大有些电动轿车的续航进程只需200公里摆布，这与内燃机轿车500-600公里的续航进程相比距离甚远，就算是特斯拉也只能到达400公里，这是添加了大量锂电池的成果。
这还不是最大的疑问，真正影响电动轿车运用的仍是充电时刻长、充电设施严重不足。正常速度下，电动轿车的动力锂电池彻底充溢需要4-8个小时。假如加疾速度的话，可以在1-2小时内充溢，但会影响到动力锂电池的功能及寿数。
已有试验证实，假如一向选用疾速充电，动力锂电池的寿数会骤减至本来的三分之一，且电池功能会显着下滑，安全事故发作概率大大添加。内燃机轿车则不存在这样的疑问，加油或许加气时刻不超越5分钟，安全性和稳定性都可以保证，加上如今加油站十分遍及，运用十分便利便利。更为重要的是，锂电池作为轿车动力的本钱太高，现已占到电动轿车总本钱的一半摆布。
系统紧密 牵一发而动全身
锂电池看起来构造十分简略，正极资料、负极资料、隔阂和电解液，再加上电极。事实上，别看它不起眼，锂电池资料系统十分紧密，真恰是牵一发而动全身。假如要动它哪怕一分一毫，假定仅仅一个电极换成新资料，没有天长日久的测验，谁也不敢打包票。
锂电池从上世纪七十年代面世，到九十年代由索尼完结量产，再到今日锂电池现已诞生了近半个世纪，资料系统发作了较大改动。正极资料从最初的钴酸锂开展到如今的钴酸锂、锰酸锂、三元资料和磷酸铁锂并行，可谓是前进不小。
但实践上每种正极资料从创造到实践运用再到锂电池量产，至少花费了上十年时刻。每种正极资料的改动，就算不改动负极资料，其电解液的组成以及隔阂都要做出相应改动，以到达最好匹配作用，一起还要经过长时刻的安全测验，验证其安全性，最终还要经过产业化进程，这样才干步入商场。不仅如此，其还需要商场查验和客户认可，相同需要花费时刻。这也是如今锂电池资料研讨十分热火，各种新资料、新技能报道层出不穷，而锂电池自身前进缓慢，资料系统底子没有改动的底子原因。
相比较而言，在不动锂电池资料系统的情况下，在制作技能以及电池办理技能上改善就简单得多。软包电池的呈现以及锂电池容量不断进步即是制作技能技能不断前进的成果。
一起，为了满足可穿戴设备等新商品的需要，松下开宣布直径为3.5mm、长度为1cm的针型锂电池，三星则推出了直径3.6mm、长约20mm的超小型Pin电池。跟着智能手机柔性化趋势凸显，各种柔性、可曲折锂电池商品相继面世。在电池办理技能方面，特斯拉是其间的模范，其领先的电池办理技能，创造性将超越6000个圆柱型锂电池单体经过串并联方法成组，成功下降了电池本钱，进步了储能功率，为特斯拉引领电动轿车革新奠定了根底。
将来路在何方
虽然特斯拉为电动轿车开展供给了全新的开展思路，但仅仅治标不治本，在锂电池功能没有显着进步的情况下，电动轿车想大规模推行难度十分大。那么疑问来了，锂电池功能如何进一步进步？将来向啥方向开展？
笔者以为，运用商场需要是股动锂电池前进最大的力量。二次电池的开展前史充沛证实了这一点，镍镉、镍氢等电池的鼓起在于小型花费电池商品商场的股动，而式微也在于这一商场被锂电池所蚕食。
铅酸电池可以占有二次电池最大商场份额，在于其占有轿车发动电池商场，这也是其经久不衰的底子地点，但因为其缺少新的运用商场，铅酸电池技能前进十分有限，一起还面临着锂电池的强力竞赛。
当时，锂电池现已彻底占有花费电子商品商场。跟着花费电子商品不断发作革新，锂电池也在不断前进。因为当时还没有呈现可以在花费电子商品商场与锂电池竞赛的二次电池，锂电池还将占有花费电子商品商场很长一段时刻。
一起，锂电池正在逐渐打开在电动工具、电动自行车、电动轿车等动力电池商场，为其将来技能前进供给了杰出的动力，再加上其竞赛对手燃料电池、液流电池等新式电池还处于起步期间，离产业化还有一段距离，这为锂电池技能革新供给了可贵的前史机遇期。
因而，笔者以为，锂电池将来开展方向应当瞄准动力电池、储能电池，在竞赛对手尚未开展起来的机遇期，经过进步电池比能量、下降生产本钱、添加循环次数，活跃占有轿车动力商场，拓宽储能商场，抢占铅酸电池商场空间，使用产业化优势对燃料电池、液流电池等新式电池产业化进程形成影响，进而抢占有利竞赛位置。
要完结上述目标，最底子还在于锂电池完结革新性改动。从当时锂电池的资料构造看，正极资料现已成为制约其功能进步的最关键因素。
不管是如今现已产业化的钴酸锂、锰酸锂、三元资料和磷酸铁锂，仍是在研讨傍边的各种新式正极资料，都存在局限性：一是理论比能量有限，相对于负极资料而言；二是实践比能量和理论值还有较大距离；三是锂电池充电时刻过快的话就易形成正极资料构造发作改动。因而，笔者以为要完结锂电池革新性改动，必须首要打破正极资料的约束。
一方面是持续开发全新的正极资料，具有作业电压高、理论和实践比能量高、温度特性好、资料来历丰厚、循环寿数长、安全可靠、本钱较低一级特性，从资料特性以及过往的正极资料研讨前史看，要完结这一点难度十分之大，10年、20年内完结的可能性极低。
二是充沛发挥现有正极资料的潜力，创造性运用以纳米技能为代表的新资料制备技能以及碳纳米管、石墨烯等新资料，经过对现有正极资料改性、包覆等手段，改善现有正极资料制备技能，处理当时正极资料存在的实践比能量低、充电时刻长、生产本钱高级疑问，加速锂电池在动力商场、储能商场的运用。
笔者以为第二种方法完结的可能性较大，一是它不需要对现有锂电池资料系统做大的改动，只需要纤细调整，难度低、时刻短；二是纳米技能等新技能和碳纳米管、石墨烯等新资料正在不断老练，为其在锂电池中的运用奠定了极好的根底。
一旦正极资料完结打破，也必然需求锂电池全部资料系统发作改动，只需这样才干完结锂电池功能底子性进步。当然，隔阂、电解液要完结打破也是存在难度的，相较而言，负极资料打破的难度就小得多。别的，电池制备技能和电池成组技能前进也是必要的，这也是进步锂电池比能量以及下降本钱的重要因素。
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