锂离子电池已经彻底改变了我们的生活

来源:果下科技 时间:2019-12-25 10:50:27 阅读数:385

锂离子电池已经彻底改变了我们的生活,从手机到笔记本电脑和电动汽车,锂离子电池无处不在。


虽然锂电池为人类摆脱化石燃料的依赖作出了巨大贡献,让汽车产业迈向电动化,但随着人们对锂电池需求的增加,锂电池技术的瓶颈也逐渐暴露。就连锂电池的发明者之一的 John Goodenough 对锂电池的未来也不乐观。

我的工作还没有完成。在钴氧化物阴极发明 35 年后,电动能源汽车在价格上仍然不能与传统的内燃机汽车竞争。而太阳能和风能发电的储存成本太高,只能立即使用。我们的前景不容乐观。

一位从事电池研发多年的技术人员 Tiger 曾告诉爱范儿,现阶段电池的技术瓶颈主要在能量密度、循环寿命和温度特性三个方面。

其中锂电池的能量密度是制约交通行业进一步电动化的最大瓶颈之一。锂电池相比内燃机的优点在于能量效率更高,可以达到 60%-80%,而内燃机的能量效率只有 20%-60%,但这并还不足以弥补锂电池能量密度低的缺点。


锂离子电池

电动车内电池组的单节电池

目前工业生产的锂电池能量密度普遍在 150-300Wh/Kg,只有特斯拉等少数厂商能突破 300 Wh/Kg,然而汽油的能量密度却能能达到 2000Wh / kg,几乎是锂电池的 10 倍,也就是说要达到燃油车 60 升的油箱同样的能量,需要 400 多公斤的锂电池。


锂离子电池


这也是全电动飞机一直迟迟无法实现的重要原因,因为电池要占用飞机更多的空间,像波音 737 这种大型飞机,所需的电池重量甚至要比机身更重,这显然不现实。

如果要提高锂电池的能量密度,代价之一就是减少循环寿命,一般手机的锂电池的寿命约为 3 年,可充电/放电超过 500 次,但样的寿命会拉低的电动车的性价比,需要改变电极材料来延长寿命。以特斯拉为例,其电池的循环寿命并不长,但因为单次充电的续航更长,拉长了电池的使用周期。


锂离子电池


目前一些电动车开始使用寿命更长磷酸铁锂电池,据悉比亚迪透露明年将推出采用磷酸铁锂电池的电动车,寿命可以达到 8 年 120 万公里,但这种电池的缺点是能量密度较低,低温环境性能不佳,以及成本较高。

此外随着锂电池的广泛应用,碳酸锂的产量很快可能就无法满足日益膨胀的市场需求。根据市场调机构 Adroit Market Research 的预测,到 2025 年锂的消耗量将翻两番,全球锂电池市场规模估计将超过 1000 亿美元。


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