高能量密度锂电池开发策略

• 作者: 丁泽鹏 俞会根 张振宇 张斌 张臻 张雷 彭佳悦 徐航宇 李久铭 李文俊 李泓 杨琪 杨萌 王胜彬 田启友 耿瑶瑶 赵言 陈相雷 黄文师
• 来源期刊: 储能科学与技术
• 学科: 工学
• 关键词: 高能量密度 综合实用性能 材料体系 材料设计 结构设计
• 年，卷（期）: 2020,（2）
• 所属期刊栏目: 庆祝陈立泉院士八十寿辰专刊
• 页码范围: 448-478
• 页数: 31页
• 分类号: TM912
• 字数: 21985字
• 语种: 中文
• DOI: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2020-0050

摘要

近年来各国政府对锂电池的发展都提出了阶段性的目标,要在满足安全性和其他综合技术指标的前提下,不断提高锂电池的能量密度,其基本思路是不断开发高比能电池材料的组合,并优化电芯设计及制造工艺.本文从材料筛选和电芯设计两方面出发,介绍了高能量密度锂电池的主要开发策略和未来发展趋势.在活性材料方面,总结了高比能锂电池正负极活性材料的研究现状,综合考虑了材料本身的性能和工程化、商业化前景,提出了富锂锰基正极材料和复合金属锂负极材料是高能量密度电池最具发展前景的活性材料;在非活性材料方面,总结了电解液、固态电解质、隔膜在不断提高能量密度的电池体系中可能面临的问题以及解决思路,提出了原位固态化技术是可行的技术路线之一;在电芯设计方面,评估了辅材选择和结构设计对电芯能量密度的影响,提出了高能量密度电芯设计的具体思路.最后,本文对高能量密度锂电池的开发做了全面的展望,提出锂电池的开发应从高能量、高安全、长寿命、快充放、低成本、耐高低温六个维度进行综合考虑,在保障其特定应用场景的使用要求下,不断提升能量密度是用户的终极需求.