新型锂电池(未来10年锂电池发展趋势)

“十三五”期间，我国新能源汽车产销快速增长，连续五年位居世界第一。预计到今年年底，中的新能源汽车数量将超过500万辆。与此同时，中国在新能源电池核心技术方面不断传来好消息。80岁的陈立泉是中国第一个锂电池，他和他的团队开发了新的电池材料。

一种新型纳米硅锂电池问世，其容量是传统锂电池的5倍。

80岁的中国工程院院士陈立泉是中国锂电池行业的奠基人。20世纪80年代，陈立泉和他的团队在中国率先开展了固体电解质和锂二次电池的研究。1996年，他带领研究团队在国内率先开发锂离子电池，率先解决了国内大规模生产锂离子电池的科技和工程难题，实现了国产锂离子电池的产业化。

在江苏溧阳，陈立泉院士最喜欢的学生李红带领团队经过20多年的技术攻关，在锂电池的一个关键原料上取得突破，并于2017年进行了量产。

纳米硅负极材料是他们自主研发的新型材料，用其制成的纽扣电池容量是传统石墨锂电池的5倍。

天目先导电池材料科技有限公司总经理罗飞

硅广泛存在于自然界，储量丰富。沙子的主要组成部分是二氧化硅。然而，为了用金属硅制造硅负极材料，需要特殊的处理。在实验室里，完成这样的加工并不难，但制作成吨的硅负极材料需要大量的技术研究和实验。

中国科学院物理研究所从1996年开始研究纳米硅，2012年开始制作硅负极材料生产线。直到2017年才制造出第一条生产线，并不断调整和修正。几千次失败后，硅负极材料被批量生产。目前，溧阳工厂年产锂离子电池硅负极材料2000吨。

如果说硅负极材料是未来提高锂电池能量密度的好选择，那么固态电池技术则是目前公认的解决锂电池安全性和循环寿命的有效方案。目前很多国家都在积极部署固态电池的研发，我国固态锂电池技术的研发也与国际同步发展。

在溧阳的这家工厂，由李红教授带领团队研发的固态锂电池无人机，续航里程比同规格无人机增加了20%。奥秘就在于这种深棕色的材料，是中国科学院物理研究所研制的固体阴极材料。

2018年，这里完成了300Wh/kg固态动力电池系统的设计开发，搭载在车辆上后，可以将整车续航里程翻倍。2019年，中科院在江苏溧阳建立了固态电池中试生产线。今年5月，部分产品已用于消费电子产品。

不过，李伟告诉记者，这并不是完全意义上的全固态电池，而是在液态锂电池技术上不断优化的固态电池。为了让汽车有更长的续航里程，手机有更长的待机时间，无人机飞得更高更远，有必要开发更安全更大容量的全固态电池。

新电池层出不穷，“电中国”正在建设中。

不仅中国科学院物理研究所，很多企业都在探索新能源电池的新技术、新材料。在广东珠海某新能源公司，一辆纯电动公交车在公司充电示范区充电。

充电三分多钟后，剩余电量从33%增加到60%以上。只用了8分钟，公交车就充满电了，显示是99%。

梁红告诉记者，城市公交线路是固定的，而且每次往返的公里数不会超过100公里。利用公交司机的休息时间充电，可以充分发挥钛酸锂电池快充的优势，钛酸锂电池也有循环寿命长的优势。

在这家公司的电池研究院，有一款钛酸锂电池，从2014年开始进行充放电循环测试，现在6年充放电3万多次。

在另一个实验室，技术人员向记者演示了钛酸锂电池的跌落、针刺、切割试验，特别是钢针刺入电池后，没有燃烧和冒烟，电池仍能正常使用。同样，钛酸锂电池的环境温度范围很广。

虽然钛酸锂电池具有寿命长、安全性高、充电快等优点，但钛酸锂电池的能量密度还不够高，只有锂电池的一半左右。因此，他们将目标市场放在不需要高能量密度的应用场景中，如公交车、特种车辆、储能电站等。

在储能电池的研发和产业化方面，中国科学院物理研究所开发的钠离子电池开启了商业化之路。与铅酸电池相比，钠离子电池不仅体积小，而且重量大大减轻，同等体积的钠离子电池重量不到铅酸电池的30%。在一辆低速电动观光巴士上，在相同的空区间内，储能功率增加了60%。

2011年，同样师从陈立泉院士的中国科学院物理研究所研究员胡永生带领团队，开始致力于钠离子电池技术的研发。经过10年的技术攻关，研制出钠离子电池，在国内外钠离子电池研发和产品应用领域处于领先地位。

与锂离子电池相比，钠离子电池最大的优势之一就是原材料分布广泛，价格便宜。生产负极材料的原料是洗煤，每吨价格不到1000元，远低于每吨石墨上万元的价格。另一种材料碳酸钠也资源丰富，价格便宜。

钠离子电池不易燃烧，安全性好。它们可以在零下40℃下工作，但能量密度不如锂电池。目前只能用于低速电动车、储能电站等对能量密度要求较低的领域。然而，钠离子电池的目标是用作储能设备，并开发了100千瓦时储能电站系统。

对于动力电池和储能电池未来的发展方向，中国工程院院士陈立泉认为，安全性和成本仍然是动力电池和储能电池技术研究的核心要求。在传统能源紧缺的情况下，储能电池可以促进可再生能源向电网的应用，改善峰谷用信息资源矛盾，形成绿色可持续的能源结构。

【半小时观察】攻克新能源发展“痛点”

在中央“十四五”规划建议中，新能源、新能源汽车与新一代信息技术、生物技术、高端装备、航空空航天、海洋装备一起被列为加快发展的战略性新兴产业。同时指出，要打造战略性新兴产业增长引擎，培育新技术、新产品、新业态、新模式。

在节目中，我们看到科研机构和工业化公司正在通过不同的技术路线克服新能源发展的“痛点”。目前，我国新能源产业发展虽然取得了一定的先发优势，但仍面临发展短板、核心技术有待突破的问题。这些都在等待勇敢的人用智慧攀登，用坚持超越。