縱觀現(xiàn)今的新能源汽車市場，種類繁多，但究其關(guān)鍵核心部件還是在于汽車的能源儲(chǔ)存設(shè)備。而電池儲(chǔ)能容量是目前研究的最大瓶頸，這個(gè)問題需要通過對(duì)電極材料的選擇來解決。在正電極上，硫磺的儲(chǔ)能容量較大，在負(fù)電極上，硅和金屬鋰的儲(chǔ)能容量較大。因此必須嘗試采用這些潛在的可能材料去構(gòu)建下一代電動(dòng)車用儲(chǔ)能系統(tǒng)。對(duì)此，南京大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院介觀化學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室教授金鐘教授介紹了電動(dòng)車用儲(chǔ)能新型材料與器件的研究現(xiàn)狀以及未來發(fā)展方向。

金鐘表示:國家對(duì)新能源汽車動(dòng)力技術(shù)的研究早已有了較好規(guī)劃和明確指標(biāo)，但依靠現(xiàn)有鋰電池技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)。鋰離子電池從工作原理上受到性能限制，無法實(shí)現(xiàn)革命性突破。因此若想真正將電動(dòng)汽車技術(shù)再向前推進(jìn)一步，必須拋開鋰電池轉(zhuǎn)而研發(fā)新型電池技術(shù)。電池的能量密度和充電樁速度是我們需要推進(jìn)的兩個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)，除此之外還需考慮安全性、溫度、技術(shù)成熟度以及成本等指標(biāo)。

對(duì)此，金鐘教授進(jìn)一步介紹了下一代儲(chǔ)能器件的六個(gè)可選項(xiàng)。

首先是硅碳負(fù)極材料，它的容量最高，但充放電過程中的體積膨脹以及脹氣問題嚴(yán)重，我國研究院仍處于攻堅(jiān)階段。

第二是超級(jí)電容器，充放電速度非?？欤瑤酌腌姷臅r(shí)間便能充滿電量，且循環(huán)壽命長，耐溫性好，安全性高，免維護(hù)，成本低，是一個(gè)非常有前景的新型儲(chǔ)能器件。

第三個(gè)選項(xiàng)是鋰硫電池，它的正極采用硫磺儲(chǔ)存能量，負(fù)極采用金屬鋰儲(chǔ)存，以此達(dá)到一種超大容量的存儲(chǔ)狀態(tài)。由于硫的價(jià)格極低而儲(chǔ)量豐富，這種儲(chǔ)能技術(shù)有著很大前景。但同時(shí)其仍然存在充放電速度、循環(huán)壽命以及安全性、耐溫性等問題需要解決。


第四個(gè)是更新一代的全固態(tài)電池，它的安全性和容量密度非常高，循環(huán)壽命很長，但仍需解決充放電速度較慢的問題。

第五個(gè)選項(xiàng)是更新一代的概念技術(shù):使用一些非鋰的活潑金屬去替代資源稀缺而價(jià)格昂貴的鋰，例如鈉電池、鎂電池、鋁電池等。這些電池技術(shù)仍處于實(shí)驗(yàn)室階段，但前景非常明朗。

最后一個(gè)選項(xiàng)是金屬鋰空氣電池，電池負(fù)極采用金屬鋰材料，然后搭配空氣作為正極使用，以提高能量密度。目前還處于實(shí)驗(yàn)室研發(fā)階段，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到商業(yè)化利用程度。

總體來看，電動(dòng)車儲(chǔ)能電池和技術(shù)路線可以分為三個(gè)步驟，近期先改善現(xiàn)有鋰離子電池，使用超級(jí)電容器替代鉛酸電池用于一些小型、短途物流車。中期必須研發(fā)鋰硫電池、全固態(tài)電池這些新型電池系統(tǒng)。長期目標(biāo)是關(guān)注鈉、鎂、鋁、這些非鋰的電池以及金屬鋰空氣電池，作為電化儲(chǔ)能的終極研究目標(biāo)。