陳立泉：300Wh/kg已是液態(tài)鋰電池“極限” 固態(tài)電池要大干快上
“目前的液態(tài)鋰離子電池，其能量密度到300Wh/kg或者再稍微高一點就已經(jīng)到達(dá)極限，我們下一步就是要發(fā)展固態(tài)電池或者說逐漸過渡到全固態(tài)鋰電池。”1月17日，在中國電動汽車百人會線上論壇（2021）未來電池專場論壇上，中國工程院院士陳立泉如是說道。
據(jù)陳立泉介紹，固態(tài)鋰電池的負(fù)極材料可以是納米硅和石墨的復(fù)合負(fù)極，也可以是金屬鋰做負(fù)極；正極可以是高電壓錳酸鋰、富鋰錳基材料、現(xiàn)有鋰正極材料或者不含鋰的正極材料；電解質(zhì)是固體電解質(zhì)，能量密度可以300—450Wh/kg。再下一代還可以發(fā)展鋰硫電池或者鋰空氣電池，能量密度會更高。
陳立泉表示，物理所實際上從1976年就開始研究固體電解質(zhì)材料，目前相關(guān)固態(tài)電池產(chǎn)品已經(jīng)供給無人機(jī)使用，電池安全性都通過了測試。其中，固態(tài)電池原材料如硅碳負(fù)極、涂固態(tài)電解質(zhì)材料的隔膜都已經(jīng)可以批量生產(chǎn)。
“現(xiàn)在預(yù)鋰化需要的鋰箔和涂固體電解質(zhì)粉料的隔膜都已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化了；同時，納米固態(tài)電解質(zhì)可以對正極材料進(jìn)行包覆，特別是高鎳正極材料，”陳立泉解釋稱，如果不進(jìn)行包覆其安全性是沒有保證的。
演講中，陳立泉還介紹了負(fù)極材料使用納米硅與石墨復(fù)合材料、預(yù)鋰化以及原位固態(tài)化的相關(guān)研究成果和應(yīng)用情況。
與此同時，陳立泉也強調(diào)，現(xiàn)在就應(yīng)該關(guān)注鈉離子電池的發(fā)展。鈉離子電池跟鋰離子電池工藝技術(shù)各方面都差不多，負(fù)極也可以使用石墨，但正極可以不含貴重金屬如鈷、鎳等，可以使用含銅、鐵和錳等相對便宜的元素；電解質(zhì)也可以使用目前的液態(tài)電解質(zhì)，以后也會發(fā)展到固態(tài)鈉離子電池。值得注意的是，目前鈉離子電池能量密度只有150Wh/kg。
在陳立泉看來，之所以要發(fā)展鈉離子電池，主要是資源儲量豐富，經(jīng)濟(jì)性比較高。同時可以配合未來儲能、能源互聯(lián)的發(fā)展。陳立泉解釋稱，目前全世界都在做鋰離子電池，但未來隨著交通電動化大規(guī)模普及，鋰資源將面臨短缺，“地殼中鋰的含量只有0.0065%，而鈉的含量為2.75%，儲量非常豐富。”
他還呼吁，固態(tài)電池要大干快上，引領(lǐng)電動中國；鈉離子電池并駕齊驅(qū)，助推能源互聯(lián)。
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