近日，最引人注目的莫過于法國(guó)、德國(guó)、印度、挪威、荷蘭五大國(guó)宣布全面禁售燃油車?！栋屠鑵f(xié)議》過去近兩年了，電動(dòng)車真的以勢(shì)不可擋的姿態(tài)進(jìn)入人們的視線。不過銷量上還略顯單薄，這主要?dú)w因于現(xiàn)階段的動(dòng)力電池在續(xù)航、成本以及安全上還不能讓消費(fèi)者滿意。事實(shí)上，盡管動(dòng)力電池技術(shù)近年來得到了快速發(fā)展，但依然無法取得突破，使電動(dòng)汽車具備與傳統(tǒng)汽車同臺(tái)競(jìng)爭(zhēng)的實(shí)力。業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，動(dòng)力電池技術(shù)遲遲無法取得突破的原因在于關(guān)鍵原材料性能尚未取得突破和產(chǎn)業(yè)化。
眾所周知，動(dòng)力蓄電池的比能量、壽命、安全性和價(jià)格，對(duì)純電驅(qū)動(dòng)汽車的發(fā)展至關(guān)重要。其中，具有比能量高、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)的鋰離子電池是目前最具實(shí)用價(jià)值的電動(dòng)汽車電池。目前尚未有任何一種新的電池技術(shù)出現(xiàn)能夠取代鋰離子電池，因此提升現(xiàn)有的鋰電池性能成為了推動(dòng)電動(dòng)汽車大規(guī)模推廣的可行性方法。
在此背景之下，大批新型材料在電池領(lǐng)域的導(dǎo)入研究進(jìn)程大大加快。其中一些材料例如硅碳負(fù)極已經(jīng)成功幫助企業(yè)開發(fā)出超過300wh/kg的電池單體樣品，但也有類似石墨烯這種依然遙遙無期應(yīng)用研究。
客觀來看，電池性能的提高需兼顧電極材料、電解液、隔膜的性能，同時(shí)裝配技術(shù)、電池系統(tǒng)成組、管理技術(shù)的跟進(jìn)也至關(guān)重要。其中，電池材料性能的提升是關(guān)鍵。
下面就來看看本周鋰電行業(yè)都有哪些新技術(shù)和大事件：
1、石墨烯包覆鋰合金 完美替代鋰金屬負(fù)極
傳統(tǒng)鋰離子電池(以石墨作負(fù)極，理論容量370 mAh/g)已不能滿足電池對(duì)能量密度的需求。而鋰金屬負(fù)極由于在使用過程中的鋰枝晶、體積膨脹、高反應(yīng)活性等問題，始終不能工業(yè)化。在這樣的背景下，鋰合金或許是不錯(cuò)的選擇。
近日，斯坦福大學(xué)研究人員首先將制備的鋰合金(LixM)納米顆粒包覆于具有優(yōu)異疏水性能、低氣體滲透性能的石墨烯(<10層)材料之中，隨后將鋰合金/石墨烯負(fù)極材料分別應(yīng)用于以LiFePO4、V2O5、S為正極材料的鋰電池中，并以鋰金屬負(fù)極、石墨烯負(fù)極做為參照實(shí)驗(yàn)，高電流密度充放電使用情況下，測(cè)試了電池的電化學(xué)性能，并對(duì)負(fù)極材料進(jìn)行了SEM、TEM、XPS、柔韌性和強(qiáng)度、疏水性表征。
結(jié)果表明：鋰合金/石墨烯作為負(fù)極的電池，高電流密度下充放電循環(huán)400次后，電池依然能夠保持初始容量的98%。
這主要是因?yàn)?SPAN lang=EN-US>LixM合金材料能夠有效應(yīng)對(duì)嵌鋰-脫鋰過程所帶來的體積膨脹變化;而且包覆的石墨烯材料具有較好的疏水性能、較低的氣體滲透性能，提高了負(fù)極的穩(wěn)定性(防止與空氣、水、電解液的反應(yīng));此外對(duì)鋰硫電池而言，包覆的石墨烯材料抑制了多硫化合物與負(fù)極的反應(yīng)，降低了正極硫活性物質(zhì)的損耗，得以保持電池的容量。
點(diǎn)評(píng)：最近的電池研究成果似乎走上了一條“人妖”的雜交風(fēng)，先是鋰離子中加入鈉，這會(huì)又出現(xiàn)鋰合金。聽起來有些不倫不類的野路子，但頗有當(dāng)年鋁合金改變世界的影子，我們不妨給鋰合金一點(diǎn)時(shí)間，夢(mèng)想是要有的，萬一實(shí)現(xiàn)了呢?
2、反鈣鈦礦結(jié)構(gòu)正極 成本降低95%
近日，德國(guó)馬克斯-普朗克固體化學(xué)物理研究所Martin Valldor等人利用一步固相反應(yīng)首次合成了一種新型陽離子空穴有序排列的高純正極材料-反鈣鈦礦結(jié)構(gòu)(Li2Fe)ChO (Ch = S, Se)。
其中，Li和Fe任意排列但在原子晶格中共享相同的位置，(Li,Fe)和Ch一起構(gòu)成了緊密堆積的立方體，O2−占據(jù)八面體空穴位置。充放電過程中，Li+以三維路徑進(jìn)行遷移。這種材料與商業(yè)化的LiCoO2相比，成本可以降低95%。
此外，通過改變(Li□Fe)ChO (□ = vacancy, Ch = S, Se)中空穴含量和Ch元素種類，有可能得到無明顯應(yīng)力變化的更高容正極材料，以突破正極材料容量低、循環(huán)穩(wěn)定性差的瓶頸。另外，這種材料用在全固態(tài)電池中極具優(yōu)勢(shì)，這也是值得去探究的。
點(diǎn)評(píng)：這個(gè)正極新材料聽上去比研究中心那些莫名其妙的材料靠譜多了，但實(shí)事求是的說，三元材料滿足目前的需求已經(jīng)足夠，對(duì)負(fù)極的需求遠(yuǎn)大于正極，更何況即便是三元也有不少問題需要完善。這個(gè)新正極材料且不說能不能商業(yè)化，即便可以，光排隊(duì)也是好多年以后的事情。
3、中國(guó)公司收購(gòu)“日本特斯拉”
據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，中國(guó)希望在電動(dòng)汽車市場(chǎng)上占主導(dǎo)地位已經(jīng)延展到了海外。被譽(yù)為“日本特斯拉”的電動(dòng)汽車創(chuàng)業(yè)公司GLM 需要更多資金將其高端跑車投入生產(chǎn)時(shí)，日本國(guó)內(nèi)的支持者卻稱無法籌集到資金。本周，一家在香港上市的投資公司奧立仕控股同意以128億日元(合1.13億美元)價(jià)格收購(gòu)GLM。
奧立仕的交易資金由現(xiàn)有股東(包括中國(guó)電視機(jī)廠商TCL)發(fā)行新股,募集資金幫助完成這筆收購(gòu)交易。在交易完成后，GLM創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官小間?？?SPAN lang=EN-US>(Hiroyasu Koma)表示，日本的技術(shù)將在未來5年保持優(yōu)勢(shì)，我們希望可以占據(jù)市場(chǎng)份額。
中國(guó)政府正在為新能源汽車市場(chǎng)投入大量補(bǔ)貼，中國(guó)企業(yè)正在搶購(gòu)?fù)鈬?guó)電池和像GLM這樣的電動(dòng)汽車制造商，以加強(qiáng)他們的技術(shù)。在向香港證券交易所提交的一份文件中，奧立仕表示，此次收購(gòu)代表該公司進(jìn)入快速發(fā)展的電動(dòng)汽車行業(yè)的良機(jī)。
