1、锂离子电池能量密度展开现状
美国能源部于2012年提出EVEverywhere项目,计划到2022年电池质量能量密度将抵达250Wh/kg,体积能量密度抵达400Wh/L,电池本钱下降至现在的1/4。近年来,我国政府也高度重视储能新技能的研讨开发,将开发高能量密度锂离子电池作为未来电池展开方向之一。《我国制造2025》明确了动力锂电池的展开规划:2020年,电池能量密度抵达300Wh/kg;2025年,电池能量密度抵达400Wh/kg;2030年,电池能量密度抵达500Wh/kg。图1为1990-2025年锂离子电池能量密度展开路线图。由图可知,跟着新资料的开发和工业制造水平的进步,锂离子电池的能量密度已大幅度地进步,能量密度的进步底子与年份成正比联系。但现在新资料的开发堕入瓶颈,而工业制造水平的进步空间也比较有限,所以未来电池能量密度的进一步进步存在必定的挑战和不确定性。
影响能量密度的首要因素
电池能量密度进步的关键在于中心资料的技能进步,首要包含正极资料、负极资料、电解质和隔阂这4大中心资料。锂离子电池的活性储能资料为正负极资料,进步能量密度的办法有关正极来说是进步放电电位和放电容量,有关负极资料来说是高容量和低的均匀脱锂电位。而正负极资料具有高的压密度则有利于高的体积能量密度的完结。电解质资料和隔阂资料作为电池的重要组成部分,要与正负极资料进行较好地匹配。
现在锂离子电池首要运用于消费类电子产品、电动轿车、储能三个重要领域,跟着运用领域的扩展对锂电中心资料的要求也越来越高。图4为锂电资料未来的展开趋势。正极资料现在首要围绕着高电压、高克容量打开,2025年后锂硫电池,锂空气电池有可能渐渐开端进入商业化;负极资料现在首要研讨方向是硅基资料,2025年后锂金属负极的运用有可能大幅度进步电池的能量密度;电解质资料现在急需解决与高电压正极匹配的电解液,隔阂资料首要是PET、纤维素隔阂的开发运用,之后电解质和隔阂融合构成全固态锂离子电池,将能量密度可能进步至300-400Wh/kg。
电池能量密度的进步没有止境,电池也是一个杂乱系统,要每个资料都充沛匹配才干发挥出各自的优势。跟着其他电池技能的进步,或许会有新的资料,新的电池系统呈现,也有可能推翻现在以锂离子电池为主的格局。