張鵬 張雙櫓 曹耀東

【摘 要】隨著近年來我國科學技術快速發(fā)展，人們越來越重視鋰電池的研究及應用，如何結合現(xiàn)有的科學技術研發(fā)出效能更高的鋰離子電池已經(jīng)成為科研工作者最關心的問題。鋰電池（LIB）是目前使用效能最好的能量裝置，具有高能量、高循環(huán)使用壽命、環(huán)保技能風特點并已經(jīng)成為社會各領域廣泛應用的動能裝置。鑒于此，本文就鋰電池的研究現(xiàn)狀及發(fā)展前景展開分析，并提出具體的研究思路，以供廣大讀者借鑒。

【關鍵詞】鋰電池；應用現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢；問題研究

一、鋰電池技術的研究進展

隨著近年來我國科學技術快速發(fā)展，研發(fā)出能量密度更高、功率更大、循環(huán)使用壽命更長高效能鋰離子電池已成為科研工作者研究的重點內(nèi)容。在當前能源技術視域中，制約高效能鋰離子電池商業(yè)化應用的主要因素是缺乏系統(tǒng)化的科學理論支撐，新的鋰離子電池系統(tǒng)以及高性能處理材料目前還沒有完全形成，新型處理材料及電解質(zhì)材料的研發(fā)應用還處在初步探索階段，沒有形成科學系統(tǒng)的理論體系。

（一）鋰離子電池正極材料的研發(fā)

在鋰電池研發(fā)及應用中，正極材料的使用被看作鋰電池研究和應用的核心內(nèi)容，歷來都是科研工作者重點方向。正極材料不但要作為能源存儲媒介，實現(xiàn)能源轉(zhuǎn)換和電力可持續(xù)獲取，在電池內(nèi)部兩級材料之間的鋰，還負擔電池負極材料正極材料固液界面膜（SEL膜）所消耗的鋰。因此在鋰電池研發(fā)及應用中，需要的正極材料具有電位高、比容量高、密度大等特點，能保持較長的使用壽命和較佳的使用密度。

（二）鋰電池的負極材料

從目前的科學研究趨勢來看，鋰電池應用的負極材料應該能容納大量正鋰離子，具有較好的導電性，具備一定的穩(wěn)定性。目前廣泛應用的負極材料難以滿足上述需求，存在放電效率低、大電流充放電速度慢等缺陷。因此研究出化學性能更好的負極材料，以及進一步改進現(xiàn)有材料的生產(chǎn)工藝已成為提高鋰電池性能的重要方法。目前鋰電池的負極材料主要使用模式可分為三種情況：嵌入型、合金型及轉(zhuǎn)化型三種，每種負極材料使用模式適用于不同性能鋰電池的研究及應用，在不同情況下具有不同使用特點，在當前科學技術及能源利用方面需要更多的科研學者參與到新型材料研發(fā)中，結合新的技術及生產(chǎn)工藝生產(chǎn)出高效能的鋰電池。

二、目前我國鋰電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

我國從改革開放之后就開始進行鋰電池研究工作，20世紀70年代后期，很多科學家投入到鋰電池生產(chǎn)研發(fā)中。進入21世紀以來，日本鋰離子電池年產(chǎn)量多達數(shù)十億只，約占全球95.3%的市場，而我國鋰電池年產(chǎn)量只為0.45億只，占全世界市場份額不足2.7%。為了順應時代發(fā)展要求，政府出臺了一系列關于扶持鋰電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策，先后在十五規(guī)劃、十一五規(guī)劃、十二五規(guī)劃中就鋰電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展作出了明確的指示。其中動力鋰電池技術被我國納入到優(yōu)先戰(zhàn)略發(fā)展規(guī)劃中，成為社會科研機構重點研究課題。在國家政策和產(chǎn)業(yè)發(fā)展紅利的引誘下，我國鋰電池產(chǎn)業(yè)有了長足的發(fā)展，產(chǎn)業(yè)格局已基本形成，包括深圳比亞迪、天津力神等鋰離子電池企業(yè)快速崛起。到2014年，我國鋰離子電池年產(chǎn)量達50億只，已成為全球最大的鋰離子電池生產(chǎn)及應用的國家。

三、當前我國鋰電池研究發(fā)展中存在的問題及對策

目前我國鋰電池在能量密度和功率輸出的關鍵性性能指標方面雖有明顯提升，但在材料制造以及核心技術儲備方面與歐美發(fā)達國家尚存在一定差距。針對目前我國鋰電池研究及應用中存在的不足，就要將關鍵材料、技術和知識集中統(tǒng)籌起來針對存在的問題進行針對性解決，以維護我國能源安全。

事實上基于先進技術以及材料儲備、人才隊伍能夠開發(fā)出具有高能量和高功率密度、安全可靠、使用壽命長、性能穩(wěn)定的鋰離子電池，以達到實踐應用的目標。這種新型的能源動力裝置將滿足我國在汽車制造、大中型電動交通工具、航空航天以及國防建設等領域的能源需求，對促進我國工業(yè)進行轉(zhuǎn)型升級，達到4.0生產(chǎn)水準，合理優(yōu)化資源配置具有重要意義。同時國內(nèi)航空航天領域，對大容量鋰離子電池的研發(fā)，尚處于起步階段，在使用周期以及使用效能方面上存在著一定不足，因此對于企業(yè)，放電性能及使用壽命要進一步加強研究，進一步提高其生產(chǎn)水準。

四、未來鋰離子電池研究及應用展望

隨著材料技術和制造工藝不斷進步，鋰離子電池在日常使用及專業(yè)領域中的應用范圍將不斷擴大，我國鋰離子電池年產(chǎn)量將不斷提高，生產(chǎn)工藝技術將得到進一步加強。在可以預見的將來，為了適應不同的存儲媒介以及使用空間環(huán)境鋰離子電池必將由現(xiàn)在的單品種及多品種模式向特種化方向發(fā)展的趨勢，生產(chǎn)工藝將得到進一步改進。高使用效率、較長的壽命使用周期將是未來鋰離子電池具備的主要特征。發(fā)展新型高性能低成本的鋰離子電池及相應的化學應用材料，將不斷完善我國的產(chǎn)業(yè)鏈設置，強化相應的生產(chǎn)機制，提高我國鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈整體生產(chǎn)水平。

綜上所述，未來我國對于鋰電池的研究將呈現(xiàn)多元化趨勢，生產(chǎn)工藝和技術將得到明顯提升，為了滿足不同情況下鋰電池使用問題，鋰電池的放電效能及使用壽命將得到加強，我國的鋰電池生產(chǎn)能力也將得到全面強化，將形成新的產(chǎn)業(yè)發(fā)展格局。

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