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长续航动力锂电池:新能源汽车的“未来芯”

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2018-1-8 10:53:10来源:中国科技网作者:未知 编辑:吴子坤我要纠错

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摘要:近日,有媒体报道,电动汽车制造商菲斯克(Fisker)刚刚申请了一项固态电池专利,这项专利使得电动汽车的续航能力提高到令人震惊的804公里,充电时间也缩短到一分钟。

近日,有媒体报道,电动汽车制造商菲斯克(Fisker)刚刚申请了一项固态电池专利,这项专利使得电动汽车的续航能力提高到令人震惊的804公里,充电时间也缩短到一分钟。

在国内,动力电池作为发展电动汽车的核心部件之一,一直是电池领域研究的热点。在2016年启动的国家重点研发计划新能源汽车重点专项中,中国科学院物理研究所清洁能源实验室研究员李泓负责的“长续航动力锂电池新材料与新体系研究”项目,旨在研发高能量密度、高安全性锂电池以提高电动汽车续航里程,项目提出的研究锂离子电池、半固态锂硫电池、固态锂空气电池三种长续航动力锂电池,或将成为我国新能源汽车的未来之芯。

挑战电池极限能量密度

“提高动力电池电芯能量密度达到400Wh/kg以上,将有利于显著提高电动汽车的续驶里程。以北汽EV200为例,400Wh/kg电芯,相当于800Wh/L以上体积能量密度。保持现有电池包体积和每吨百公里电耗不变,一次充电不仅可以续航620公里;还可以降低成本、延长使用寿命,解决目前电动汽车与燃油车性能之间的较大差异。”日前,李泓接受科技日报记者采访时说。

作为国家新能源汽车动力电池研发整体布局的一个重要环节,该项目的任务是在产业链最前端开发400Wh/kg以上能量密度的新型电池,积累高能量密度电池的关键基础科学问题的认识与关键技术,并为企业同步开发300Wh/kg电芯提供重要参考依据和指导意见。

“长续航动力锂电池新材料与新体系研究”研发团队就是在该项目中承担挑战电池极限能量密度的任务。

量产电芯能量密度300Wh/kg可实现

记者从企业申报的公开研发方案中发现,对于300Wh/kg的锂离子动力电池路线,有项目团队选择了高正极和纳米硅碳负极。

“从最近的进展看,量产电芯能量密度达到300Wh/kg的技术指标可以实现。”李泓说。

在近期的新体系电池研究方面,“长续航动力锂电池新材料与新体系研究”研发团队采用的富锂材料为正极,硅碳材料为负极的电芯能量密度达到了348Wh/kg,而以富锂材料为正极、金属锂为负极的电芯比能量达到573Wh/kg;锂硫电池比能量达到600Wh/kg;一次锂空电池比能量达到780Wh/kg。

“超过300Wh/kg的高能量密度电池的开发,负极含有金属锂是一个重要的共性技术。一些研究团队提出采用固体电解质或混合固液电解质,来解决使用或含有金属锂负极的电池面临的主要技术挑战。”李泓说。

中国科学院在2013年11月布局了中国科学院战略先导A类项目,该项目同时支持了固态电池的开发,其中三个团队分别在聚合物、硫化物和原位固态化技术方面取得了进展。

技术路线清晰但仍面临挑战

“目前开发生产的液态电解质锂离子电池的软包电芯中,一般液体电解质重量百分比为15%—25%,负极为碳、硅等。从长远看,未来需要发展全固态金属锂电池,负极含有金属锂,电池中不含任何液体。”李泓说。

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