當(dāng)前，純電動(dòng)汽車大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化所面臨的第一大障礙，就是“里程焦慮”的問(wèn)題。對(duì)于純電動(dòng)汽車而言，其續(xù)航里程是由動(dòng)力電池系統(tǒng)所能存儲(chǔ)的電能決定的，因此動(dòng)力系統(tǒng)的能量密度就成了制約電動(dòng)車?yán)m(xù)航里程的決定性因素。
　　鋰電池的能量密度是否還有進(jìn)一步提升的空間？
　　BMW的計(jì)算表明，消費(fèi)者對(duì)純電動(dòng)汽車可接受的最低實(shí)際行駛里程是300Km(大約是目前普通轎車油箱滿油續(xù)航里程的三分之一)，如果在保持動(dòng)力電池系統(tǒng)的重量與現(xiàn)有普通家庭轎車的動(dòng)力總成(Powertrain)相差不大的情況下，動(dòng)力電池系統(tǒng)的能量密度要達(dá)到250Wh/Kg的水平，也就是說(shuō)單體電芯的能量密度要達(dá)到300Wh/Kg。那么目前的鋰電體系，在滿足安全性、循環(huán)性和其它技術(shù)指標(biāo)的前提下，其能量密度能否達(dá)到300Wh/Kg呢？
　　對(duì)于鋰離子電池而言，其理論能量密度可以通過(guò)正負(fù)極材料比容量和工作電壓進(jìn)行估算。這里，筆者暫且拋開復(fù)雜的電化學(xué)和結(jié)構(gòu)化學(xué)的概念，做些通俗易懂的分析。現(xiàn)有的鋰電體系，其實(shí)只能算是“半個(gè)”高能電池，因?yàn)樗母弑饶芰恐饕墙⒃谪?fù)極極低的電極電勢(shì)基礎(chǔ)之上，而目前商業(yè)化的幾種過(guò)渡金屬氧化物正極材料(LCO、LMO、LFP和NMC)不管是工作電壓還是比容量都并不明顯優(yōu)于水系二次電池的正極材料。
　　因此，要想使鋰電成為“真正”的高能電池僅有兩條道路：提高電池工作電壓或者提高正負(fù)極材料的比容量。因?yàn)樨?fù)極工作電壓已經(jīng)沒(méi)有降低的可能，那么高壓就必須著眼于正極材料。鎳錳尖晶石和富鋰錳基固溶體正極材料(OLO)的充電電壓分別為5V和4.8V，必須采用全新的高壓電解液體系。
　　5V鎳錳尖晶石由于容量較低，實(shí)際上并不能有效提升電池的能量密度。目前OLO的實(shí)際容量可以達(dá)到250mAh/g以上，已經(jīng)很接近層狀過(guò)渡金屬氧化物正極的理論容量。Si/C復(fù)合負(fù)極材料以及硅基合金負(fù)極材料的比容量已經(jīng)達(dá)到600-800mAh/g，這個(gè)容量范圍幾乎是其實(shí)用化(保證適當(dāng)循環(huán)性并抑制體積變化)的極限。如果OLO和硅基高容量負(fù)極搭配，其能量密度大約在350Wh/Kg左右的水平。
 
聚合物鋰電池,新能源電池,電池材料
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