最近中日美三国政府提出的动力电池的发展目标,从技术的指标上,核心指标是能量密度,越提越高,从300瓦时每公斤,一直到500瓦时每公斤,包括美国DOE还有中国的重点专项,纳米材料、基因组都提出了很高的指标要求。
怎么样实现这些超高能量密度的指标,同时还要兼顾动力电池使用时的安全性、寿命、成本,这是摆在很多研发人员面前的问题。
从技术分析的角度,目前主要的动力电池还是正极材料匹配人造石墨这一类的负极材料,接下来提高能量密度,很可能要把硅负极引入,体积膨胀是很难解决的问题,接下来是把硅负极用金属锂替代,第一个问题是它不像石墨负极锂进和出,是非均匀的析出。第二是自发和电解液发生反映,体积变化也比较大。固态电池和业态电池在微观上也是三层结构,只是把现在的隔膜电解液替换为固态电解质,这是典型的照片,没有太本质的区别,核心是有可能负极使用了金属锂,在这种情况下,在正极这一侧,原来的液体可以充分浸润正极颗粒,在正极侧接触,这是难度非常大的。从大家预期的优点上,如果使用了金属锂,现在容易燃烧和爆炸的液态电解质,另外使用寿命等等都会延长,模块配置等都是大家期望的,包括金属锂、锂硫和锂空气电池,这些路线在不断修改中,但是大体是提高安全性的策略,就是固态化。
目前总体而言,全固态锂电池开发面临四个挑战,一个是在电极层面,怎么样满足正负极课题和固体电解质的离子传输,特别是循环过程中,第二是循环过程中正负极材料不能像液体那样保持非常好的接触。还有金属锂电极的体积变化还有锂固体的变化。
当然,除了锂电池市场在不断在革新外,锂电池连接技术也同样在不断进步,目前市面上用的比较多的锂电池连接器主要就是T插,XT30,XT60,XT90,我们同时也在期待以艾迈斯(m.china-amass.com)为代表的一批锂电池接头的厂家会研发出更高性能的锂电池接插件。