未來5 10年，電池技術將迎來全面革新

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1990年，鋰離子電池被索尼公司開發出來，至今已有27個年頭。儘管每隔一段時間就會爆出「某某實驗室研發出新電池」的消息，但不得不承認，電池技術從未真正革新。那麼，電池技術的第一次革新，會出現在什麼時候呢？

液態電池與固態電池

簡單來說，固態鋰電池是一種使用固態電解質的電池，而液態電池使用的是電解液。

構造

相比液態鋰離子電池，固態鋰電池構造簡單。固態電解質除傳導鋰離子，也充當了隔膜的角色。因此，在固態鋰電池中，電解液、隔膜與粘結劑PVDF等都不需要使用。

工作原理

兩者工作原理相同。

充電時，正極中的鋰離子從活性物質的晶格中脫嵌，通過固體電解質向負極遷移，電子通過外電路向負極遷移，兩者在負極處複合成鋰原子、合金化或嵌入到負極材料中。放電過程與充電過程相反，此時電子通過外電路驅動電子器件。

電解質

液態鋰電池的電解質是液態的，而固態鋰電池主要採用固態電解質，如聚合物、無機物、複合型電解質等。

正極材料

目前，液態鋰電池的正極材料主要有鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳鈷錳三元材料、磷酸鐵鋰四種。而固態鋰電池除傳統正極材料外，還能兼容更高電壓的氧化物正極、高容量硫化物正極等。

負極材料

石墨類碳材料一直處於負極材料的主流地位，除傳統石墨負極材料外，固態鋰電池還在開發應用其他高性能負極材料，包括金屬鋰負極，硅基、錫基負極以及氧化物等負極。

公開資料顯示，當前採用三元正極材料和石墨負極材料的液態動力鋰電的能量密度極限在280Wh/kg左右，而引入硅基複合材料替代純石墨作為負極材料，動力鋰電的能量密度有望做到300Wh/kg以上，上限約為350Wh/kg。

液態電池仍居穩定地位

整體來說，中國鋰離子電池發展形勢趨於穩定，產業鏈也非常完整。但不可否認，液態電池正面臨產能過剩的問題。

一方面，原材料漲價（去年鋰漲價，今年鎢漲價）；另一方面，去年電池極度緊缺，在國家強制政策的刺激下才導致過剩的現象。

但過剩有一個好處，因為新能源汽車現在還依賴於補貼，中間過剩的狀態會產生長效的競爭，這將有利於行業整頓。

眼看新能源汽車的口號越喊越響，不少汽車廠商紛紛涉足電動汽車領域。汽車產業本身的要求是安全性、可靠性，雖然液態電池的能量密度和安全性能都比液態電池好些，但未來五到十年內，固態電池（如鋰硫電池、鋰空氣電池時間）還不足夠實現商業化。所以，就目前情況來說，液態電池仍處於穩定的地位。

豐田、寶馬開始研究固態電池

目前增加電池續航能力的方法有兩個：

1.像特斯拉那樣將汽車放在電池上，整個地盤都是電池。7000多節鋰離子電池帶來了400km的續航能力，但複雜的電池管理技術制約了電池組的生產；

2.通過增加電池密度的方法來提高電池容量，這需要使用較薄的隔膜。三星Note7之所以爆炸就是因為沒有控制好薄膜的厚度，進而引發了電池的短路。

綜合看來，現有的方法都不是最佳選擇，開發新的電池技術就刻不容緩。

據悉，豐田汽車目前正在研發全固態電池提供動力的電動汽車，該電池不僅能提升汽車續航能力，還具備更快的充電速度。當然，目前許多廠商已經開始銷售新能源汽車，豐田也不會苦等固態電池。豐田打算先基於C-HR車型打造一款採用鋰離子電池的電動汽車，該車將於2019年在中國量產並銷售。

其實不僅僅是豐田，寶馬等知名車企都在全力研發固態電池。從長遠來看，5-10年的時間有希望迎來電池技術的全面革新。

固態電池，刻不容緩！

7月27日，英國宣布將於2040年停止銷售汽油和柴油汽車，以此來減少空氣污染。據悉，不止是英國，挪威、荷蘭將於2025年禁止銷售燃油車，德國、比利時則分別於2030年和2040廢止燃油車。所以，到2050年，整個歐盟國家在路上的跑車大概都是新能源汽車了。

我國又是如何呢？根據我國的發展規劃，2020年汽車產銷量大概是三千萬輛，新能源汽車二百萬輛；2025年，汽車產銷量大概是3500萬輛，新能源汽車生產700萬，佔20%。

沒有對比就沒有傷害，看看這差距！

另外，就目前水平來說，液體電解質電池能量密度約為300瓦時每公斤，而且不會超過500瓦時每公斤。2015年，博士公司做了一個預判，能量密度是現有產品的兩倍以上，成本更低，一輛用液態電池只行駛100邁，用固體電池後可行駛200邁。

電池內部構造

除此之外，鋰電安全一直都是行業關心的問題。由於應用端及政策層面對能量密度的要求不斷提升，三元電池成為主流技術路線的趨勢已不可逆轉。但時至今日，困擾三元電池的安全性仍然沒有得到很好的解決。

面對行業發展的痛點，行業專家、企業都在不斷尋找新的發展思路，電解液就是其中一個思路。

眾所周知，電解液是鋰離子電池不可或缺的重要組成部分，是鋰離子電池獲得高電壓、高循環性能等優點的必備條件。鋰離子電池通常採用有機溶劑作為電解液，而這類有機溶劑極易燃燒，電池一旦由於內短路產生高溫或者火花，電解液將在瞬間被點燃並導致整個電池發生爆炸。

新的思路是，將易燃的液態電解液變成固態電解質，降低因為易燃而導致的安全風險，同時也能獲得更好的性能。隨著新能源汽車的發展，高能量密度、高安全性電池成為市場的必爭目標。有專家認為，利用固態電解質替代傳統電解質是從本質上提升鋰電池安全性的必由之路。

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2017能源顆粒材料製備及測試技術研討會

10.16-17

上海世博展覽館4號館2#會議室

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主辦單位：中國顆粒學會能源顆粒材料專委會、中國粉體網

協辦單位：紐倫堡會展（上海）有限公司

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支持單位：中國科學院寧波材料技術與工程研究所、中國科學院過程工程研究所、清華大學、中國科學院物理研究所、中國科學院大連化學物理研究所、中國電池工業協會、中國超級電容產業聯盟、上海顆粒學會、北京粉體技術協會、東莞市億富機械科技有限公司、石家莊日加粉體設備科技有限公司、江蘇高准智能裝備有限公司、臨朐縣追日機電設備有限公司、廣州中卓智能裝備有限公司、深圳市博億化工機械有限公司、馬爾文儀器有限公司、新鄉市豪邁機械設備有限公司、江蘇前錦爐業設備有限公司、東莞市歐華機械有限公司、蘇州松遠環保科技有限公司、安徽江川環保設備有限公司、廣州番中電氣設備有限公司、貝克曼庫爾特商貿（中國）有限公司、江蘇新藍智能裝備有限公司、江蘇歐卓輸送設備科技有限公司

會議亮點

亮點一：能源顆粒材料政策性解讀；

亮點二：站在顆粒製備的角度，審視鋰電池、鈉電池、超級電容器、燃料電池等核心能源材料的優劣；

亮點三：探討新型能源顆粒（如石墨烯、碳納米管、三元鋰電正極、鈉離子電池電極、金屬鋰）技術及其在能源存儲與轉化行業中的應用；

亮點四：能源顆粒材料領域及產業領軍人物的最新技術成果交流；

亮點五：展覽和會議結合，鋰電材料、超級電容器製造裝備、檢測技術及應用一站式展示。

亮點六：項目對接。1、最新生產工藝尋求合作；2、國內多家鋰電池，鋰電材料生產企業，新建項目負責人現場進行原材料，設備，儀器的採購諮詢。

會議日程