近日
，有媒體報道，電動汽車制造商菲斯克（Fisker）剛剛申請了一項固態(tài)電池專利
，這項專利使得電動汽車的續(xù)航能力提高到令人震驚的804公里
，充電時間也縮短到一分鐘。
在國內(nèi)
，動力電池作為發(fā)展電動汽車的核心部件之一
，一直是電池領域研究的熱點。在2016年啟動的國家重點研發(fā)計劃新能源汽車重點專項中
，中國科學院物理研究所清潔能源實驗室負責的“長續(xù)航動力鋰電池新材料與新體系研究”項目
，旨在研發(fā)高能量密度、高安全性鋰電池以提高電動汽車續(xù)航里程
，項目提出的研究鋰離子電池
、半固態(tài)鋰硫電池、固態(tài)鋰空氣電池三種長續(xù)航動力鋰電池
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挑戰(zhàn)電池極限能量密度
提高動力電池電芯能量密度達到400Wh/kg以上
，將有利于顯著提高電動汽車的續(xù)駛里程。以北汽EV200為例
，400Wh/kg電芯
，相當于800Wh/L以上體積能量密度。保持現(xiàn)有電池包體積和每噸百公里電耗不變
，一次充電不僅可以續(xù)航620公里
；還可以降低成本、延長使用壽命
，解決目前電動汽車與燃油車性能之間的較大差異
。
作為國家新能源汽車動力電池研發(fā)整體布局的一個重要環(huán)節(jié)，該項目的任務是在產(chǎn)業(yè)鏈最前端開發(fā)400Wh/kg以上能量密度的新型電池
，積累高能量密度電池的關鍵基礎科學問題的認識與關鍵技術
，并為企業(yè)同步開發(fā)300Wh/kg電芯提供重要參考依據(jù)和指導意見
。
“長續(xù)航動力鋰電池新材料與新體系研究”研發(fā)團隊就是在該項目中承擔挑戰(zhàn)電池極限能量密度的任務。
量產(chǎn)電芯能量密度300Wh/kg可實現(xiàn)
記者從企業(yè)申報的公開研發(fā)方案中發(fā)現(xiàn)
，對于300Wh/kg的鋰離子動力電池路線
，有項目團隊選擇了高鎳正極和納米硅碳負極。
從最近的進展看
，量產(chǎn)電芯能量密度達到300Wh/kg的技術指標可以實現(xiàn)
。
在近期的新體系電池研究方面，“長續(xù)航動力鋰電池新材料與新體系研究”研發(fā)團隊采用的富鋰材料為正極
，硅碳材料為負極的電芯能量密度達到了348Wh/kg
，而以富鋰材料為正極、金屬鋰為負極的電芯比能量達到573Wh/kg
；鋰硫電池比能量達到600Wh/kg
；一次鋰空電池比能量達到780Wh/kg。
超過300Wh/kg的高能量密度電池的開發(fā)
，負極含有金屬鋰是一個重要的共性技術
。一些研究團隊提出采用固體電解質(zhì)或混合固液電解質(zhì)，來解決使用或含有金屬鋰負極的電池面臨的主要技術挑戰(zhàn)
。
中國科學院在2013年11月布局了中國科學院戰(zhàn)略先導A類項目
，該項目同時支持了固態(tài)電池的開發(fā)，其中三個團隊分別在聚合物
、硫化物和原位固態(tài)化技術方面取得了進展
。
技術路線清晰但仍面臨挑戰(zhàn)
目前開發(fā)生產(chǎn)的液態(tài)電解質(zhì)鋰離子電池的軟包電芯中，一般液體電解質(zhì)重量百分比為15%—25%
，負極為碳
、硅等。從長遠看
，未來需要發(fā)展全固態(tài)金屬鋰電池
，負極含有金屬鋰，電池中不含任何液體
。
雖然技術路線較為清晰
，但目前面臨很大的挑戰(zhàn)。從開發(fā)混合固液電解質(zhì)電池和全固態(tài)金屬鋰電池產(chǎn)業(yè)來看
，需要重點開發(fā)固體電解質(zhì)和金屬鋰材料
，解決界面離子和電子傳輸，以及體積形變
、熱穩(wěn)定性問題
。多數(shù)制造設備可以通過采用現(xiàn)有鋰離子電池和一次金屬鋰電池產(chǎn)業(yè)的制造裝備來實現(xiàn)。
此外
，大規(guī)模生產(chǎn)金屬鋰電池的干燥房等生產(chǎn)環(huán)境控制技術也已經(jīng)掌握
。盡管開發(fā)混合固液電解質(zhì)電池和全固態(tài)金屬鋰電池
，還面臨很多科學與技術的挑戰(zhàn)，也包括控制成本方面的挑戰(zhàn)
。
只要扎實深入地研究清楚其中的基礎科學問題
，提出可行的創(chuàng)造性的綜合解決方案，即便困難重重
，也是充滿希望
。
來源(世紀能源網(wǎng)) 作者(世紀能源網(wǎng))
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