锐客网

  1. 首页 > 科技 > >

投稿|锂电池的技术路线里，藏着下一座金矿( 四 )


可是 ， 目前国内的三元锂电池能量密度正在努力突破300Wh/kg以上 ， 而磷酸铁锂电池能量密度上限约为180Wh/kg 。
这样看来 ， 在现有锂电技术下 ， 单凭高镍的路径实现未来的能量目标需求是存在困难的 ， 即便9*等更高效的电池推出 ， 受材料所限 ， 想要积累起质变任务着实艰巨 。
那么 ， 是否具备提升能量密度更好的解决方案呢？在我们进一步研究影响能量密度的因素后发现了答案 。
锂电池理论能量密度主要取决于正负极材料克容量和工作电压 。通过研究可以发现 ， 电压越大则能量密度越大 。
不难理解 ， 锂电池在工作的时候 ， 电池电压会随着电量的降低而下降 。假设其它条件不变 ， 同等电流下 ， 高电压的工作时间就显然比低电压长 。
打个比方：一个高一点的蓄水池可以装更多的水 ， 使用相同的水龙头排水 ， 时间肯定更长 。
那么 ， 便意味着可以通过提升工作电压来增强锂电池的能量密度 。
然而 ， 基于目前液态锂电池的材料和使用安全性所限 ， 正负极之间的电压差一般在4.2V以内 ， 因此 ， 依靠现阶段的材料难以实现 。
另外一个关键指标就是比（克）容量 ， 顾名思义 ， 其意义便是每克锂电池材料含多少mAh（毫安时）电量 。
比容量越大则能量密度越高 。
简单而言 ， 也就是同等重量携带更多的锂离子 ， 参与化学反应的锂离子数量越多 ， 那么能量就越大 。但现有的液态锂电池正负极材料同样对未来的需求形成了一定的制约 。
投稿|锂电池的技术路线里，藏着下一座金矿
文章图片

固态电池除了安全性能的提升外 ， 也打破了制约锂电池能量密度的瓶颈 。
从电压上来看 ， 负极在未来采用金属锂后可以有效提升电压差至5V ， 这无疑带来续航能力的提升 。
【投稿|锂电池的技术路线里，藏着下一座金矿】从比容量上来看 ， 金属锂的比容量能达到3860mAh/g 。
这相当于给锂离子安排了一套五星级别墅 ， 而现有的石墨仅仅365mAh/g ， 只能勉强维持居住条件 ， 回来晚了还有可能没有铺位 。对比二者的差别一目了然 。
在未来 ， 正极的开发中也会使用到富锂锰基这类高比容量的材料 。显而易见 ， 高比容量材料的应用是进一步提升能量密度的必经之路 。
03 技术路径差异最后 ， 就是成本 。
这一环节往往决定着成败 ， 再好的技术如果不能有效降低成本的话 ， 替代全是空谈 。
据日产的规划称2028全固态电池能够将电池组的成本降至每千瓦时75美元（折合人民币约478元） ， 未来会将成本进一步降低至每千瓦时65美元（折合人民币约413元） 。
而当前三元锂电池的成本超过了1000元/千瓦时左 ， 未来原材料较为紧缺的情形下 ， 降本空间不容乐观 。
如此来看 ， 如果固态电池按照预期规划发展 ， 那么便存在着广阔的替代市场 。那么 ， 接下来问题便来到了具体技术路径的选择上 。
目前这一阶段 ， 固态电池仍会采用液态锂电池的正负极 ， 替换的是电解液和隔膜 。那么 ， 决定技术路径的差异的便是对电解质选择带来的差异 。

推荐阅读


上一篇：投稿|直播间等待李子柒

下一篇：苹果|苹果发布 macOS Big Sur 11.6.2 正式版和 Catalina 安全更新