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          如何搶占下一代鋰電技術制高點?
           
          技術革新無休止,攻堅固態電池是關鍵
          固態電池有望成為下一代高性能鋰離子電池

          鋰離子在正負電極間可逆嵌入是鋰離子電池的電化學基礎,其發展實際上是基于上世紀70年后一系列的創新理念和關鍵發現。

          對于固態電解質鋰離子電池的理論研究可以追溯到1972年在Belgirate(意大利)召開的北約“固體中的快速離子輸運”會議上,Steele 討論了合適的固態電解質的基本標準,并指出了過渡金屬二硫化物作為電池正極材料的潛力。同年,Armand將Li||TiS2應用于以固態β-氧化鋁為電解質的三元石墨正極中的Na+擴散,這是關于固態電池的第一份報道。

          在科研過程中,實際上對于正負材料、電解質的材料選擇都是在探索中不斷推進的。1978年,“搖椅電池”模型清楚地闡述了鋰離子電池基本化學原理,為后續研究打下堅實的基礎。

          1978年,Armand提出開創性的固態聚合物固態電池的概念;同時他的研究重心轉移至對石墨作為嵌入負極適用性的研究;在1979-1980年,Goodenough等發現了層狀氧化物-鈷酸鋰(LiCoO2),GoOrdulet等發現另一種錳酸鋰(LiMn2O4)正極材料。1983年,Yoshino等提出了以軟碳為負極、碳酸鹽溶液為電解液、LiCoO2為正極的電池,這是當今鋰離子電池的基本組成部分。依靠現有動力電池體系,2025年后電池能量密度難以達到國家要求。

          目前,我國動力電池采用的正極材料已由磷酸鐵鋰轉向三元體系,逐漸向高鎳三元發展,負極材料當前產業化仍集中于石墨、硅基等材料領域。據一些電池供應商推測,未來五年鋰離子動力電池的單體能量密度有望提高至300Wh/kg以上,但依靠已有的三元體系難以實現電池單體能量密度高于350Wh/kg的目標。

          隨著越來越多的企業加入,固態電池產業化進程不斷加速,按照目前的發展情況,2021-2025年固態電池將實現初步應用。


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