高能动力电池是怎样炼成的

近日，中国科学院院士高欧阳明在一次学术会议上表示，中国400千瓦时/公斤单体电池有望在2025年实现产业化，这引起了业内的热议。目前，特斯拉最新的动力电池20700高性能锂钴氧化物电池的能量为333WHr/kg，这意味着中国有望在动力电池领域从“跟随”变为“领先”。

该科研项目在欧阳明家喻户晓，得到国家重点研发计划的支持，全名为“高比能动力电池关键技术及相关基础科学问题研究”。基于研究团队开发的高容量富锂锰基正极材料，汽车动力电池的储能能力可能提高到400 WHr/kg。近年来，在国家政策的大力支持下，我国新能源汽车迅速普及，但“不敢去远郊县”的“梗”仍难以理顺。打破500公里的单程限制将极大地促进电动汽车的推广。然而，车辆的承载能力是有限的，因此如何在有限的体积内储存尽可能多的电能成为科学研究的关键目标。项目负责人、北京大学教授夏定国表示：“要进一步提高锂离子电池的能量密度，阴极材料的比容量是关键。”夏定国介绍，在前期工作的基础上，研究团队深入了解了富锂材料的稳定机理和负离子氧化还原的产生机理，并通过调节阴离子氧化还原机制优化了富锂材料的性能。换句话说，该团队遇到的第一个问题是：对阴离子氧化还原能力的“影响”是什么？揭示这一规律将指导团队接近并找到性能优异的电极。该团队还发现，物质中原子之间的几何结构会影响电子的结构，从而影响阴离子的氧化还原能力。该研究阐明了结构与效率之间的关系，并希望通过结构设计来提高电极材料的电化学性能。“这是提高正极材料中锂含量，让更多阴离子稳定参与氧化还原反应的重要途径。”夏定国说，大容量富锂正极材料的开发为进一步提高动力电池的能量密度提供了可能。项目组不仅制备了一种高容量富锂正极材料和两种高容量高稳定性富锂材料碳复合材料，还制备了高容量锂电池正极材料。要想把电池变成“肌肉男”，除了需要获得合理的阳极和阴极材料外，还需要设计一种可行的加工技术。例如，富锂化合物需要很好地分散在电极中，这不仅使系统中的含量保持在60%以上，而且不会凝结成块状。分散越均匀，可逆性越好，充电和放电效率也越好。目前，电池还需要进一步改进。夏定国介绍，“树枝状锂”制约新系统电池进展和电池安全性还有两个关键问题。相关实验表明，经过10-50次循环后，电压衰减明显，电极不工作。“树枝状锂”是使用液体电解质的锂离子电池所独有的。锂离子被还原结晶成枝晶并持续生长，这可能在一定程度上穿透隔膜。科学家们目前正在从两个角度寻求突破。一个是涂层，另一个是研究固体电解质。夏定国强调，“高能密度锂离子动力电池的发展需要电极材料、电解质和高安全性方式的发展，更需要新的分析方法和电池制备技术的进步”。除了将锂离子电池的能量密度提高到400 WHr/kg，项目团队还将重点研究新型锂硫电池和锂空气电池，其能量密度预计将达到500 WHr/kg。中国工程院院士陈立权表示，锂空气电池是动力电池的发展方向之一。“氢氧……

现在正在蓬勃发展的el电池必须使用金属罐来确保氢气的安全，而锂空气电池（负极是空气中的氧气）只需要一个芥末袋。在实用性和成本方面，锂空气电池也应该得到开发。从改进电极和电池结构的设计方法、建立电池极化模型和模拟技术等方面入手，“瘦身健身”之旅”汽车动力电池的发展仍在推进。近日，中国科学院院士高欧阳在一次学术会议上表示，中国400千瓦时/公斤的单体电池有望在2025年实现工业化，这引起了业界的热议。目前，特斯拉最新的动力电池20700高性能锂钴氧化物电池的能源，为333WHr/kg，这意味着中国有望在动力电池领域从“跟随”变为“领先”。

该科研项目在欧阳明家喻户晓，得到国家重点研发计划的支持，全名为“高比能动力电池关键技术及相关基础科学问题研究”。基于研究团队开发的高容量富锂锰基正极材料，汽车动力电池的储能能力可能提高到400 WHr/kg。近年来，在国家政策的大力支持下，我国新能源汽车迅速普及，但“不敢去远郊县”的“梗”仍难以理顺。打破500公里的单程限制将极大地促进电动汽车的推广。然而，车辆的承载能力是有限的，因此如何在有限的体积内储存尽可能多的电能成为科学研究的关键目标。项目负责人、北京大学教授夏定国表示：“要进一步提高锂离子电池的能量密度，阴极材料的比容量是关键。”夏定国介绍，在前期工作的基础上，研究团队深入了解了富锂材料的稳定机理和负离子氧化还原的产生机理，并通过调节阴离子氧化还原机制优化了富锂材料的性能。换句话说，该团队遇到的第一个问题是：对阴离子氧化还原能力的“影响”是什么？揭示这一规律将指导团队接近并找到性能优异的电极。该团队还发现，物质中原子之间的几何结构会影响电子的结构，从而影响阴离子的氧化还原能力。该研究阐明了结构与效率之间的关系，并希望通过结构设计来提高电极材料的电化学性能。“这是提高正极材料中锂含量，让更多阴离子稳定参与氧化还原反应的重要途径。”夏定国说，大容量富锂正极材料的开发为进一步提高动力电池的能量密度提供了可能。项目组不仅制备了一种高容量富锂正极材料和两种高容量高稳定性富锂材料碳复合材料，还制备了高容量锂电池正极材料。要想把电池变成“肌肉男”，除了需要获得合理的阳极和阴极材料外，还需要设计一种可行的加工技术。例如，富锂化合物需要很好地分散在电极中，这不仅使系统中的含量保持在60%以上，而且不会凝结成块状。分散越均匀，可逆性越好，充电和放电效率也越好。目前，电池还需要进一步改进。夏定国介绍，“树枝状锂”制约新系统电池进展和电池安全性还有两个关键问题。相关实验表明，经过10-50次循环后，电压衰减明显，电极不工作。“树枝状锂”是使用液体电解质的锂离子电池所独有的。锂离子被还原结晶成枝晶并持续生长，这可能在一定程度上穿透隔膜。科学家们目前正在从两个角度寻求突破。一个是涂层，另一个是研究固体电解质。夏定国强调，“高能密度锂离子动力电池的发展需要电极材料的发展，即……

阴极电泳和高安全性方法，更需要新的分析方法和电池制备技术的进步“。除了将锂离子电池的能量密度提高到400 WHr/kg外，项目组还将重点研究新型锂硫电池和锂空气电池，其能量密度预计将达到500 WHr/kg。中国工程院院士陈立权表示，锂空气电池是动力电池的发展方向之一。“现在正在大力发展的氢氧燃料电池必须使用金属罐来确保氢气的安全，而锂空气电池（负极是空气中的氧气）只需要一个芥末袋。在实用性和成本方面，也应该开发锂空气电池。“从改进电极和电池结构的设计方法、建立电池极化模型和仿真技术等方面入手，汽车动力电池的“瘦身健身”之旅仍在推进。

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