動力鋰離子電池能量密度已見天花板，2020年目標還能否實現？

三元鋰離子動力鋰離子電池目前已經看到能量密度的“天花板”了，高鎳材料、碳硅負極的鋰電池單體能量密度最高應當在300Wh/kg左右，正負不超過20Wh/kg。——國家“863”計劃節能與新能源汽車重大項目總體專家組專家肖成偉。

按照國家動力鋰離子電池技術路線圖的規劃，2020年鋰電池的單體能量密度目標為350Wh/kg，從目前的動力鋰離子電池技術來看，肖成偉認為這一目標可能無法達到。

而今朝距離2020年還有2年時間，可以產業化的下一代動力鋰離子電池也并沒有浮出水面。

目前，我國新能源汽車市場上的純電動車所搭載的動力鋰離子電池，大多數為三元鋰材料和磷酸鐵鋰材料電池。盡管相比鉛酸和鎳氫電池，能量密度已經有了極大的提高，但是仍舊難以打消消費者的里程焦慮困擾。

毫無疑問，動力鋰離子電池技術瓶頸在很長一段時間內，妨礙了新能源汽車產業化進程。

那么，鋰電池密度到底還可不可以再提高了?

無論是三元鋰材料電池還是磷酸鐵鋰電池，基本都由四大關鍵部分組成，即正極、負極、電解液和膜。今朝基于這四種組成部分的鋰電池，再提高能量密度并做到產業化使用，可能性不大。

一項新技術從試驗室走向使用，往往要經歷很多年的時間。

上海市機動車測試中心副主任繆文泉認為，2020年并不是一個遙遠的將來，目前還沒有看到任何確定性的處理辦法，可能達成上述目標的新一代動力鋰離子電池體系也屈指可數。

那么動力鋰離子電池達不到技術路線規劃的目標，我國新能源汽車發展的進程會不會受阻?

當然不會!

因為影響動力鋰離子電池性能的不僅僅是比能量密度一個指標，還有動力鋰離子電池的比功率密度、安全性、一致性、循環壽命等多種因素，在眾多指標和成本之間找到一個產業化使用的平衡點，才是支撐新能源汽車發展的關鍵。

此外，目前日韓正在研究膠體電池，這是一種沒有電解液和隔膜的新型電池，有可能給電池帶來質變，但是今朝還沒有產業化的消息。

在繆文泉看來，提高動力鋰離子電池比能量的技術途徑有很多：

一是工藝進步，但如今電池工藝設計已相對成熟，提高電池比能量的空間不大;

二是材料性能的提升，受制于自身物化性能，以磷酸鐵鋰和三元鋰為正極、碳材料為負極的鋰離子動力鋰離子電池在能量密度上很難有大的沖破;

三是新材料、新體系，即開發高比能新材料、發展動力鋰離子電池新體系是將來動力鋰離子電池比能量大幅度提升的緊要途徑。

倘若不能有效地提高電池能量密度，那么是否可以考慮從給電池組整體減重的角度去提高能量密度呢?

我國電池工業協會張旻昱博士表示，動力鋰離子電池電池組中，電芯的重量一般在1/3-2/3之間，其余部分為電路板、殼體等配件。倘若將這些配件的重量有效降低，同時維持現有電芯能量密度的情況下，電池組整體的能量密度會有一個分明的提高。

在2010年左右，動力鋰離子電池組因為安全等要，往往采用金屬外殼，電池組整體能量密度很低。后來在更換高聚合物外殼后，能量密度就有了一個大幅的提高。

電池組能量密度是一個系統問題，提高電芯能量密度是一個筆直手段，但是倘若做好電芯的布置，電路的規劃，減輕殼體重量，為電池減負，也是提高電池能量密度的一個有效手段。

在實際使用中，北汽新能源EV200車型的電池箱下箱體使用鋁合金材料，上蓋采用復合材料，能夠有效減重幾十公斤。

北汽新能源副總經理王可峰表示，通過降低電池箱整體重量，可以實現整車減重，是提升電池箱能量密度的一個有效手段。另外他表示，更換更輕材料一般都會導致電池成本的上漲，今朝北汽新能源也在加緊這方面的研究，爭取使用更輕更強成本更低的材料。

目前來看，各大電池公司為達成350Wh/kg的目標，不僅要研發新電池，還要對電池組進行減重，兩者要并行。

動力鋰離子電池因為裝配在汽車之上，要經過各種工況的探測，要保證一定的結構安全。將鋼殼換成碳纖維殼或其他材料的外殼，只要能保證強度要求，完全可行。

另外，電池組另一項緊要指標是散熱與均熱能力。倘若電池包局部過熱，會導致電池內阻不一致，電芯放電容量下降，那些放電不充足的電芯從某種意義上說，為電池組增了重。

雖然電池組能量密度達到350Wh/kg，光靠為電池減重可能是無法達到的，但是動力鋰離子電池作為一個系統，這方面的用途不能忽視。國內公司比較缺乏基礎性研究，過度追求高比能量電芯，這是錯誤的，應當均衡發展，在研發新型材料電池的同時，重視對現有電池體系的減重。

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