电池新突破

快乐每一天

一、锂离子蓄电池有许多突出的优点　　
     锂离子电池是近几年出现的金属锂蓄电池的替代产品。锂离子电池的负极为石墨晶体，正极通常为含锂的过渡金属氧化物。充电时，正极中锂原子电离成锂离子和电子，并且锂离子向负极运动与电子合成锂原子;放电时，锂原子从负极石墨晶体内表面电离成锂离子和电子，并在正极处合成锂原子。锂离子蓄电池重量轻，储能大，功率大，无污染，寿命长，自放电系数小，温度适应范围宽泛等许多突出的优点。
二、发展锂离子蓄电池技术，必须解决安全性问题
　 锂离子动力电池的关键材料有如下四个方面：正极材料，负极材料，电解质材料和隔离膜。其中除隔离膜和电解质中的锂盐目前仍依赖国外进口外，其它关键材料，均己国产化。在单位重量和单位体积储能，充放电性能，适用温度范围，充放电次数等性能，均已达到国际指标。当前存在的问题是电池的一致性和安全问题。
　对于电动自行车来说，用锰酸锂做正极材料的锂离子蓄电池，已能足够保证其行驶的安全。如果再注意到国际市场上的锰的价格比钴的价格要低廉的很多。所以，在锂离子蓄电池的推广和应用上，其安全性能的改善，反而可能使制造成本有所降低！
三、我国在“安全性”锂离子蓄电池技术方面已获得可以付诸实际应用的进展
　　当前，我国苏州星恒公司研发的10Ah高能量型和7.5Ah高功率型锰酸锂离子动力电池已通过美国UL安全测试，成为中国本土第一个通过UL认证的锂离子动力电池，为该类电池进入国际市场铺平了道路。所谓UL安全测试包括下以6项内容：倍率放电测式，过充电测试，短路测试，热冲击测试，重物冲击测试和钉扎测试。
　　我国还发展了一种具有自主知识产权的三氧化二铝表面修饰技术，应用于改性尖晶石锰酸锂材料，已生产出可逆容量达到107mAh/克的工业化产品。用这种正极材料制造的动力型锂离子电池可以用30C的高倍率放电(即2分钟放完)，循环寿命可达1000次。这些指标均达到国际同类产品水平，是国内第一个可用于高功率锂离子电池的材料，保障了电动汽车重大专项中高功率锂离子电池项目的顺利推进。
　　基于上述一些成就，可以认为，我国已能自主开发出用量在50~80公斤以下，可适用于电动自行车，电动摩托车（包括高速电动摩托车），电油混合动力车，油电混合动力电动车，行驶距离在80公里以内的小型、轻型供上下班使用的家用电动小轿车的锂离子蓄电池，并有足够好的安全行驶性能。
　　从上述国际、国内锂离子蓄电池发展动向来看，可以认为这一技术难题的完全解决已为期不远。我国在锂离子电池方面的研究水平，已有多数指标超过了USABC提出的2010年长期指标所规定的目标。我们将不难预期，全部难题将在3~5年内均得到彻底解决。问题是如何走向产业化，并在此基础上，进一步独立自主地开发出适合我国国情的，满足国际市场需求的各种形式的电动车。
四、一个极有希望的前景：使用安全性能更好的磷酸铁锂做为正极材料
      正交橄榄石结构的磷酸铁锂(LiFePO4)正极材料具有一系列优点：不含贵重元素，原料廉价，资源极大丰富；工作电压适中（3.4V）；平台特性好，电压极平稳（可与稳压电源媲美）；理论容量大(170mAh/g)；结构稳定，安全性能极佳（O与P以强共价键牢固结合，使材料很难析氧分解）；高温性能和热稳定性明显优于已知的其它正极材料；循环性能好；充电时体积缩小，与碳负极材料配合时的体积效应好；与大多数电解液系统相容性好，储存性能好；无毒，为真正在绿色材料。
　　磷酸铁锂却存在一个关键技术问题——电导率很低，不导电的材料如何能做正极材料？我国科技工作者进行理论计算预测和探索合成方法相结合。通过第一性原理计算，发现可以通过掺杂形成氧的空位，而提高导电性，从而为材料合成指明了方向。我国已制备出可逆容量达160mAh/克的氧空位磷酸铁锂材料，充放电循环500次后的容量未见衰减，特别是具备高倍率（10C）充放电能力。
　　在锂离子蓄电池的负极材料的研发上，我国也有重要进展。据研究者黄学杰教授介绍：“目前应用于商品锂离子电池的石墨负极材料可逆容量均在300-340mAh/克。对此，我们开发出纳米孔硬碳球、元宵结构复合负极材料，目前复合负极材料的可逆容量已经达到600mAh/克。同时研制出石墨化纳米纤维导电添加剂，可以提高高功率电池的功率密度。
纯电动车的使用者有一个极为关注的问题：锂离子蓄电池能否快速充电？据2005年3月23日《参考消息》报导：已有“纳米电池问世”。“内华达州一家公司研制出一种前景看好的充电电池，它只需6分钟就能充满电，每次充电后的使用时间能达到目前充电电池的10倍，使电池充电次数量高达到2万次，所提供的电流强度最大能到现在的3倍。”其实，这一发展动向早已引起我国科技工作者的注意，已在类似方向从事有关工作，并已得到某些初步结果。
　　五、一个有待解决的难点：
　　当前存在的最大难点是，锂离子蓄电池所用隔离膜，未能有实质性的突破。我国生产锂离子电池的各厂家，均依赖于国外进口，其售价甚而占了生产成本的20%以上！其实，锂离子电池所用隔离膜并不是什么贵重材料，只是我国迄今在规模化生产方面的技术仍未过关！如果这一技术难点得以解决，我国锂离子蓄电池的生产成本，还能大幅度下降。
锂离子电池所用隔离膜为多孔膜，锂离子从微孔中通过；而燃料电池所用隔离膜为致密膜，质子从聚合物的结构中通过。所以，锂离子电池所用隔离膜，将比氢燃料电池所用隔离膜容易解决。
　　最近我接到中科院大连化物所研究员,化学学部沙国河院士一封来信:“是否可以建议科学部、发改委等对有关厂家，……给予资金和政策上的支持，在几年内建立一条以锰酸锂为基础的，主要为电动自行车用的锂动力电池生产线，……并在电动自行车市场上占有一定份额。若能达到这样，我认为将是一个重大突破，在巨大市场力的推动下，锂动力蓄电池的技术和产业化必将获得更快发展”。

小宝贝

激动啊……谢谢了