发展下一代高能量密动力锂电池.PDFVIP

中国科学院战略性先导科技专项进展 Progress on CAS Strategic Priority Research Program 发展下一代高能量密度动力锂电池 ——变革性纳米产业制造技术聚焦长续航动力锂电池项目研究进展* 李 泓 郑杰允 中国科学院物理研究所长续航动力锂电池项目组 北京 100190 摘要 提高动力电池能量密度将延长电动汽车续航里程，对发展电动汽车技术具有重要意 义。中科院在 2013 年底部署了战略性纳米产业制造技术聚焦战略性先导科技专项，旨在 集中中科院优势单位，通过纳米技术研发与突破，积极探索第三代锂离子电池、固态锂电 池、锂-硫电池和锂-空气电池等电池体系。文章分析了动力锂电池研究领域的国家需求，概 述了国内外动力锂电池的研发现状，同时介绍了 “长续航动力锂电池”项目的技术进展情 况与管理实施情况。 关键词 动力锂电池，高能量密度，中国科学院战略性先导科技专项 DOI 10.16418/j.issn.1000-3045.2016.09.018 动力电池是电动汽车驱动能量的来源，直接关系到电动汽车的续航里程、安全性等 问题，是发展电动汽车所需关注的核心部件之一。在环境污染、二氧化碳排放日益受关注 的今天，推广电动汽车被认为能有效缓解上述问题，动力电池因而成为电池领域研究的热 点。在诸多电池体系中，锂二次电池（以下简称“锂电池”）因具有比能量密度高、自放 电率低、服役寿命长等综合性能的优势占据着目前电动汽车用电池的主要市场份额。而发 展更高性能的锂电池是行业不断追求的目标。 锂电池的发展最早可追溯到 20 世纪70 年代，首个锂电池由硫化钛为正极材料，金属锂 作为负极材料，未大规模应用。经过科学家的努力，发现了一系列性能较优的正负极材料， 并克服了多个科学及工程技术问题，最终由日本索尼公司在1991年成功将其商业化。之后锂 * 资助项目：中科院变革性 电池凭借其性能优势迅速在消费类电子产品、电动工具、电动汽车、国防等领域使用。 纳米产业制造技术聚焦战略 性先导科技专项长续航动力 锂电池领域的巨大发展前景吸引了世界各国的广泛关注。美国、日本、欧洲以及中国 锂电池（XD） 等分别在锂电池领域布局了相关研发计划及项目，旨在发展锂电池，占领锂电池技术制高 修改稿收到日期：2016年 8 月15 日 点。也正是在各国政府的重视与支持下，锂电池研究取得了持续发展，并在人们生活中起 . . 1120 2016年 第31卷 第 9 期 发展下一代高能量密度动力锂电池 到越来越重要的作用。 LiNi 1/3Co1/3Mn 1/3O2 （或者其他比例的三元正极材料）、 LiFePO ，负极采用石墨。单体电芯的能量密度在120Wh/ 4 1 国家战略需求 kg—250 Wh/kg ，功率密度最高可达4 000 W/kg 。实际应用 能源是国民经济重要的物质基础，也是人类赖以生 时电池组的能量密度可以达到80 Wh/kg—200 Wh/kg ，在 存的基本条件。作为发展中大国，我国对能源的需求日 所