中國電動(dòng)汽車電池技術(shù)研發(fā)分析

目前，世界各國的研究機(jī)構(gòu)都在針對(duì)未來市場需求加緊新能源電池的研究工作，如鋰硫電池、金屬（鋰、鋁、鋅）空氣電池等。這類電池的特點(diǎn)是，原材料成本低，能源消耗少，低毒，能量密度高。鋰硫電池的能量密度可達(dá)2600 Wh/kg，鋰空氣電池的能量密度可達(dá)3500 Wh/kg。
　　鋰硫電池
　　鋰硫電池已成為日本新能源汽車動(dòng)力電池技術(shù)研究方向之一，日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機(jī)構(gòu)（NEDO）自2009年起，每年投入300億日元（約合 24億元人民幣）的研發(fā)預(yù)算，目標(biāo)是在2020年能量密度達(dá)到500Wh/kg。美國在這方面走的更快一些，其能源部最近投入500萬美元資助鋰硫電池的研究，計(jì)劃2013年能量密度達(dá)到500Wh/kg。
　　國際上鋰硫電池研究的代表性廠商有美國的Sion Power、Polyplus、Moltech，英國的Oxis及韓國三星等。Polyplus的2.1Ah鋰硫電池的能量密度已達(dá)420Wh/kg或 520Wh/l。2010年7月，Sion Power應(yīng)用于美國無人駕駛飛機(jī)動(dòng)力源的鋰硫電池表現(xiàn)引人注目，無人機(jī)白天靠太陽能電池充電，晚上放電提供動(dòng)力，創(chuàng)造了連續(xù)飛行14天的紀(jì)錄。其能量密度和循環(huán)性能的近期目標(biāo)分別是超過500Wh/kg和500次循環(huán)。到2016年，要達(dá)到600Wh/kg和1000次循環(huán)。
　　在中國，天津電子18所、防化研究院、清華大學(xué)、上海交通大學(xué)、國防科技大學(xué)、武漢大學(xué)、北京理工大學(xué)等正在進(jìn)行鋰硫電池的研究。
　　研究中發(fā)現(xiàn)，由于正極活性材料的放電溶解及金屬鋰表面的不穩(wěn)定性，硫本身及其放電產(chǎn)物的電絕緣性（5x10-30S/cm）等因素的影響，導(dǎo)致鋰硫電池的循環(huán)穩(wěn)定性較差，活性材料利用率偏低。
　　大介孔碳正極材料
　　鋰硫電池的正極材料包括多孔碳，如大介孔碳、活性碳、碳凝膠等（見表1）；碳納米管、納米結(jié)構(gòu)導(dǎo)電高分子材料，如MWCNT、PPy、PANi/PPy等（見圖1）；以及PAN。
　　
　　表1 不同孔結(jié)構(gòu)的多孔碳/硫復(fù)合材料的電化學(xué)性能