核心提示新能源儲能器件之鋰電池(一)

　　鋰電池以碳素材料為負極，以含鋰的化合物作正極，沒有金屬鋰存在，只有鋰離子，是一種二次電池(充電電池)，它重要依靠鋰離子在正極和負極之間移動來工作。在充放電過程中，Li+在兩個電極之間往返嵌入和脫嵌：充電時，Li+從正極脫嵌，經(jīng)過電解質(zhì)嵌入負極，負極處于富鋰狀態(tài);放電時則相反。當對電池進行充電時，電池的正極上有鋰離子生成，生成的鋰離子經(jīng)過電解液運動到負極。而作為負極的碳呈層狀結(jié)構(gòu)，它有很多微孔，達到負極的鋰離子就嵌入到碳層的微孔中，嵌入的鋰離子越多，充電容量越高。同樣，當對電池進行放電時(即我們使用電池的過程)，嵌在負極碳層中的鋰離子脫出，又運動回正極?；卣龢O的鋰離子越多，放電容量越高。

　　鋰電池優(yōu)勢明顯，電壓高單體電池的工作電壓高達3.7-3.8V;能量大，能達到的實際比能量為555Wh/kg左右;循環(huán)壽命長，一般均可達到500次以上，甚至1000次以上;安全性能好;自放電小，室溫下充滿電的Li-ion儲存1個月后的自放電率為2%左右;可快速充電。但和其它充電電池不同，鋰電池的容量會緩慢衰退。

　　核心提示新能源儲能器件之鋰電池(二)

　　在全球電動汽車市場快速上升帶動下，全球鋰電池快速上升。2018年，全球鋰電池產(chǎn)業(yè)達到412億美元，按容量計算達到200GWh。2018年，我國鋰電池市場1700億元，動力鋰電池890億元，消費類電池750億元，儲能電池占3-4%。從2017年開始，動力鋰電池超過消費類電池。

　　關(guān)于動力鋰電池行業(yè)來說，2018年全球新能源汽車銷售210萬輛，其中69%為純電動，31%為插電式混動。根據(jù)2017年工業(yè)和信息化部、發(fā)展改革委和科技部聯(lián)合公布有關(guān)印發(fā)《汽車產(chǎn)業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃》，到2020年，新能源汽車年產(chǎn)銷達到200萬輛，2025年，新能源汽車占汽車產(chǎn)銷20%以上。

　　核心提示新能源儲能器件之鋰硫電池(一)

　　鋰硫電池是鋰電池的一種，是以硫元素作為電池正極,金屬鋰作為負極的一種鋰電池。鋰硫電池以硫為正極反應物質(zhì)，以鋰為負極。放電時負極反應為鋰失去電子變?yōu)殇囯x子，正極反應為硫和鋰離子及電子反應生成硫化物，正極和負極反應的電勢差即為鋰硫電池所供應的放電電壓。在外加電壓用途下，鋰硫電池的正極和負極反應逆向進行，即為充電過程。單質(zhì)硫在地球中儲量豐富，具有價格低廉、環(huán)境友好等特點。除了能量密度非常高外，鋰硫電池生產(chǎn)成本比較低，在使用后低毒，對環(huán)境基本沒有污染，回收利用的能耗較小，是一種非常有前景的鋰電池。但最大的劣勢在于其循環(huán)利用次數(shù)比較低，極大地新增了鋰硫電池的使用成本。

　　國外鋰硫電池研發(fā)較早，處于產(chǎn)業(yè)化初期。美國SionPower公司，2016研發(fā)制作的鋰硫電池，20Ah，400Wh/kg，1C循環(huán)350次;英國OXIS，2018年研發(fā)制作的鋰硫電池能量密度425-500Wh/kg，循環(huán)低于100次。

　　目前，國內(nèi)已有部分研究機構(gòu)制作出鋰硫電池樣品，但距離成為工業(yè)化產(chǎn)品還有很長的路要走。2018年，中科院大連化物所研發(fā)制作的鋰硫電池，能量密度為609Wh/kg。2019年，北京理工大學研發(fā)制作的鋰硫電池，能量密度545Wh/kg。但由于鋰硫電池極片載硫量低，體積比能量低，不能滿足工業(yè)化需求;循環(huán)壽命、功率輸出、充電時間等未能滿足要求;金屬鋰負極的安全性和長循環(huán)壽命還未得到很好的解決(鋰枝晶生長，金屬鋰粉化)，其產(chǎn)業(yè)化遇到了瓶頸。