新一代锂二次电池技术

发 起 人：114CXY

领 域：新能源

立项时间：2018-5-23

项目状态：待审核

研究内容：

研究具有锂离子脱嵌反应机制和电化学转化反应机制相结合的超高比容量新型层状氧化物正极材料的理性设计与可控制备方法；

研究三维骨架支撑低应变锂金属复合负极技术；

研究电极/电解质界面兼容性及其循环过程中的结构性能演变规律；

研究锂金属二次电池的失效机理及环境的使役行为。

考核指标：

应用所研发新型层状氧化物正极材料和锂金属复合负极材料，研制出能量密度达500Wh/kg的锂金属二次电池，单体电池容量大于10Ah以上，循环寿命常温下达500次。

发表学术论文不少于10篇，申请发明专利不少于10件，其中PCT专利不少于2件；

引进/培养高层次人才不少于1名。

盖世汽车讯 尽管锂电池仍被认为是未来十年内主流的电池技术，但新的电池技术其实也在逐步发展过程中。就此，外媒就未来5大电池技术做出预测：

1

下一代锂离子电池

为提高电池能量密度，同时减少所需原材料数量，目前，研究人员正通过增强或更换电池的阳极和阴极材料，以改进现有锂离子电池的效能。根据国际能源署（International Energy Agency）的2018电动汽车展望报告，新一代锂离子电池将在2025年左右实现量产。

2

含锂电池

其他含锂电池是锂空气电池和锂硫电池，但其技术目前还未准备好，实际应用性能还有待测试，而且其性能是否优于锂离子电池性能仍未得到证实。

3

固态电池

研究人员通过将目前锂离子电池内的液体电解质换成固体电解质，从而提升了自动驾驶程度以及延长了电动汽车的续航里程。固态锂离子电池将具有更高的能量密度以及更快地充电速度，同时也更加安全、更加可靠、寿命更长。许多汽车制造商（OEM）正研究该技术，如宝马、现代与丰田、日产、本田和松下合作研发固态电池技术，大众也跟QuantumScape成立合资企业，开发固态电池。

4

氢燃料电池

最具代表性的无锂储能技术就是由现代、丰田和本田牵头的氢燃料电池。然而，昂贵的氢燃料电池材料，阻碍了该技术的发展。

5

无锂电池

各种研究团队正想法设法，试图跳脱锂电池思维方式，尝试使用石墨烯超级电容器和钠电池等各种方法。但是，此类电池能否与锂离子电池竞争还让人存疑，因为锂离子电池的成本较低，而且已经有了很好的发展开端。

—End—

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据外媒报道，麻省理工学院（MIT）的研究人员与丰田欧洲研发团队的一位同事进行了缜密的测试，力图在一定程度上解决碘化锂（lithium iodide，LiI）电池材料及与锂-空气电池（lithium-air battery）相关的技术难题，例如：该材质难以维持多次充放电周期。但研究结果中存在矛盾之处，使研究人员对该材料的适用性产生疑问。尽管试验结果表明，该材料可能终究不是太适用，但该项研究为克服碘化锂材料的瑕疵及寻找替代性材料提供了指导意见。

相较于锂离子电池，锂空气电池的工作原理不尽相同，锂离子与活性氧发生反应，在多孔电极（porous cathode）内部生成过氧化锂（lithium peroxide，Li2O2）聚合物。由于电极材料的容量难以容纳大量的过氧化锂，导致其比能量（specific energy）受限。

该团队采用不同方法，关注碘化锂在锂空气电池放电过程中所发挥的作用。他们随后又采用了紫外线光谱及可见光光谱（ultraviolet and visible-light spectroscopy）及其他技术研究电池的化学反应。在存在碘化锂及水的情况下，在上述研究进程过程中产生了氢氧化锂（lithium hydroxide，LiOH），而非过氧化锂。

碘化锂可提升水的反应性（reactivity），且更易损失质子（protons），促进了电池内氢氧化锂的形成，干扰了充电过程。据观察结果表明，研究团队已发现对相关化学反应的抑制方法，或能提升碘化锂等化合物的表现。

该研究论文的联合作者Graham Leverick表示：“该研究或将为选择碘化锂替代性化合物材料指明道路，有助于抑制电极表面不必要的化学反应。”

该项研究获得了丰田欧洲、Skoltech旗下电化学能量储存中心（Center for Electrochemical Energy Storage）的支持，其研究设备得到了美国国家科学基金会（National Science Foundation）的支持。来源：盖世汽车