不仅仅是中国,美、日等国对下一代动力电池的规划也是2020年能量密度达到300Wh/kg,而稍微长期的2030年规划,能量密度则达到了500Wh/kg。武汉大学化学与分子科学学院教授艾新平向第一电动记者介绍说,在现今电池下,实现2015年150Wh/kg 的目标没有问题,但是2020年要实现电池模块的能量密度达到300Wh/kg 会有困难。艾新平参与了上述节能与新能源汽车产业发展规划的制订。
中国科学院物理研究所清洁能源中心副主任黄学杰告诉第一电动记者,采用现有的锂离子电池体系,2020 年的300Wh/kg 基本不可能完成,必须寻求新类型的动力电池。
可能的方案
“一种技术从实验室走向市场大概十年左右。”黄学杰表示。2020 年并不是一个遥远的未来,目前还没有看到任何确定性的解决方案,可能达成上述目标的新一代动力电池体系也屈指可数。“近期看三元材料,中期看富锂锰基,远期看锂硫电池。”艾新平这样为动力电池的世代体系分类。
艾新平认为,提高动力电池比能量的技术途径只有三个。一是工艺进步,但如今电池工艺设计已相对成熟,提高电池比能量的空间不大;二是材料性能的提升,受制于自身物化性能,以磷酸铁锂和锰酸锂为正极、碳材料为负极的锂离子动力电池在能量密度上很难有大的突破;三是新材料、新体系,即开发高比能新材料、发展动力电池新体系是未来动力电池比能量大幅度提升的主要途径。
中国科学院化学研究所研究员郭玉国支持了这一看法,他介绍锂硫电池是目前高比能二次电池的研究热点,无论是作为正极材料的单质硫还是作为负极材料的金属锂,均具有很高的理论比容量,从而使整个电池的理论比能量高达2600wh/kg。