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動力電池可以實(shí)現(xiàn)高能量密度和安全性兼得，關(guān)鍵是在設(shè)計(jì)和材料選擇上要很小心。這不容易，但是可以做到。”加拿大科學(xué)院院士、加拿大達(dá)爾豪斯大學(xué)教授、國際著名電池研究專家杰夫·達(dá)恩（Jeff Dahn）在LBIS2019第四屆全球鋰電科學(xué)技術(shù)研討會暨第九屆華南鋰電論壇上接受電池中國網(wǎng)專訪時(shí)表示。據(jù)悉，杰夫·達(dá)恩通過精確限定鎳鈷錳材料中鎳的含量，使三元復(fù)合正極材料成功實(shí)現(xiàn)規(guī)模商業(yè)化，杰夫·達(dá)恩也因此成為業(yè)界公認(rèn)的三元材料技術(shù)真正的開創(chuàng)者和發(fā)明者。
對于如何提升能量密度問題，商業(yè)化鋰離子電池創(chuàng)始人、查爾斯·斯塔克·德雷珀工程獎(jiǎng)（工程學(xué)界最高獎(jiǎng)）獲得者、前Sony高級執(zhí)行副總裁兼首席技術(shù)官西美緒（Yoshio Nishi）向電池中國網(wǎng)表示，其中一個(gè)途徑就是開發(fā)更高電壓的電池。“電壓提高了，能量密度就相應(yīng)提高，這就需要開發(fā)出新的電解質(zhì)來承受更高的溫度。”他解釋道。
西美緒表示，目前很多人在開發(fā)承受4.2–4.5伏電壓的電解質(zhì)，不過這很有難度。比如在4.5伏左右的電壓承受力下，負(fù)極材料與正極材料會膨脹或者收縮。當(dāng)鋰電池充電時(shí)，電解質(zhì)會膨脹，放電時(shí)則收縮。如果是固態(tài)電解質(zhì)，它與負(fù)極之間的接點(diǎn)就會斷開，這樣電池就失效。當(dāng)鋰電池充電時(shí)，正極材料也收縮，接點(diǎn)斷開。所以在固態(tài)電解質(zhì)、正極材料、負(fù)極材料之間保持接點(diǎn)鏈接，是一個(gè)難點(diǎn)。
法國科學(xué)院院士、英國皇家化學(xué)學(xué)會會員讓-馬力·塔拉斯科（Jean-Marie Tarascon）則表示，對于電池的負(fù)極，目前使用的通常都是石墨等單一材料，接下來可能生產(chǎn)復(fù)合負(fù)極材料，比如加入10%的硅碳材料。他預(yù)測，下一代電池應(yīng)該會用到硅碳材料，以最大化提升能量密度。杰夫·達(dá)恩也認(rèn)為，“硅碳負(fù)極材料有助于提高能量密度，生產(chǎn)更輕更小的電池，比目前材料有更廣泛的應(yīng)用前景。”
讓-馬力·塔拉斯科還認(rèn)為，軟包電池能夠用于所有形狀的電池包，當(dāng)在設(shè)計(jì)隔板（gusset）時(shí)，不用考慮電池適應(yīng)性問題，軟包提供了這種集成上的便利性。軟包電池有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：首先，相對于圓柱和方形電池，它的耐熱性更好，目前不需要冷卻系統(tǒng)。下一代軟包電池可以有冷卻系統(tǒng)，提升耐熱性能，這樣安全性更高。其次，從能量密度和成本的角度而言，未來軟包電池將更有市場。
對于如何保障電池的安全，西美緒認(rèn)為，電池保持低溫環(huán)境是非常必要的，最好保持在60攝氏度以下。另外過度充電也是一個(gè)問題，在高電壓的情況下過充電容易引起著火事故發(fā)生。所以，低溫環(huán)境和避免過充是電池安全的重要保證。
高能量密度和安全性是動力電池性能的重要指標(biāo)，而有效降低成本也很關(guān)鍵。鋰離子電池發(fā)明者、查爾斯·斯塔克·德雷珀工程獎(jiǎng)獲得者、旭化成株式會社資深會員吉野彰（Akira Yoshino）表示，降低電池成本，一個(gè)辦法是使用新型原材料；另一個(gè)辦法就是增加電極厚度，能夠減少隔膜和集電極的區(qū)域，同時(shí)也能夠提升能量密度，目前有許多針對增加電極厚度的研究。“這種一增一減是一種理想的技術(shù)。”他總結(jié)道。
對于未來的技術(shù)路線，這些接受電池中國網(wǎng)采訪的大咖普遍認(rèn)為固態(tài)電池是主要方向，但是離商業(yè)化還有一段距離。
塔拉斯科表示，當(dāng)前業(yè)界對固態(tài)電池很熱心，紛紛談及其能量密度高、安全性好。不過固態(tài)電池仍然有不少技術(shù)瓶頸需要突破才能實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。塔拉斯科判斷，“即使到2025年，固態(tài)電池的大規(guī)模生產(chǎn)也不是那么容易做到。我認(rèn)為至少還要10-15年才能應(yīng)用。”吉野彰也持同樣的觀點(diǎn)，他認(rèn)為固態(tài)電池是下一代電池的希望，商業(yè)化應(yīng)用尚需時(shí)日，大約需要10-15年時(shí)間。
對于如何提升能量密度問題，商業(yè)化鋰離子電池創(chuàng)始人、查爾斯·斯塔克·德雷珀工程獎(jiǎng)（工程學(xué)界最高獎(jiǎng)）獲得者、前Sony高級執(zhí)行副總裁兼首席技術(shù)官西美緒（Yoshio Nishi）向電池中國網(wǎng)表示，其中一個(gè)途徑就是開發(fā)更高電壓的電池。“電壓提高了，能量密度就相應(yīng)提高，這就需要開發(fā)出新的電解質(zhì)來承受更高的溫度。”他解釋道。
西美緒表示，目前很多人在開發(fā)承受4.2–4.5伏電壓的電解質(zhì)，不過這很有難度。比如在4.5伏左右的電壓承受力下，負(fù)極材料與正極材料會膨脹或者收縮。當(dāng)鋰電池充電時(shí)，電解質(zhì)會膨脹，放電時(shí)則收縮。如果是固態(tài)電解質(zhì)，它與負(fù)極之間的接點(diǎn)就會斷開，這樣電池就失效。當(dāng)鋰電池充電時(shí)，正極材料也收縮，接點(diǎn)斷開。所以在固態(tài)電解質(zhì)、正極材料、負(fù)極材料之間保持接點(diǎn)鏈接，是一個(gè)難點(diǎn)。
法國科學(xué)院院士、英國皇家化學(xué)學(xué)會會員讓-馬力·塔拉斯科（Jean-Marie Tarascon）則表示，對于電池的負(fù)極，目前使用的通常都是石墨等單一材料，接下來可能生產(chǎn)復(fù)合負(fù)極材料，比如加入10%的硅碳材料。他預(yù)測，下一代電池應(yīng)該會用到硅碳材料，以最大化提升能量密度。杰夫·達(dá)恩也認(rèn)為，“硅碳負(fù)極材料有助于提高能量密度，生產(chǎn)更輕更小的電池，比目前材料有更廣泛的應(yīng)用前景。”
讓-馬力·塔拉斯科還認(rèn)為，軟包電池能夠用于所有形狀的電池包，當(dāng)在設(shè)計(jì)隔板（gusset）時(shí)，不用考慮電池適應(yīng)性問題，軟包提供了這種集成上的便利性。軟包電池有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：首先，相對于圓柱和方形電池，它的耐熱性更好，目前不需要冷卻系統(tǒng)。下一代軟包電池可以有冷卻系統(tǒng)，提升耐熱性能，這樣安全性更高。其次，從能量密度和成本的角度而言，未來軟包電池將更有市場。
對于如何保障電池的安全，西美緒認(rèn)為，電池保持低溫環(huán)境是非常必要的，最好保持在60攝氏度以下。另外過度充電也是一個(gè)問題，在高電壓的情況下過充電容易引起著火事故發(fā)生。所以，低溫環(huán)境和避免過充是電池安全的重要保證。
高能量密度和安全性是動力電池性能的重要指標(biāo)，而有效降低成本也很關(guān)鍵。鋰離子電池發(fā)明者、查爾斯·斯塔克·德雷珀工程獎(jiǎng)獲得者、旭化成株式會社資深會員吉野彰（Akira Yoshino）表示，降低電池成本，一個(gè)辦法是使用新型原材料；另一個(gè)辦法就是增加電極厚度，能夠減少隔膜和集電極的區(qū)域，同時(shí)也能夠提升能量密度，目前有許多針對增加電極厚度的研究。“這種一增一減是一種理想的技術(shù)。”他總結(jié)道。
對于未來的技術(shù)路線，這些接受電池中國網(wǎng)采訪的大咖普遍認(rèn)為固態(tài)電池是主要方向，但是離商業(yè)化還有一段距離。
塔拉斯科表示，當(dāng)前業(yè)界對固態(tài)電池很熱心，紛紛談及其能量密度高、安全性好。不過固態(tài)電池仍然有不少技術(shù)瓶頸需要突破才能實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。塔拉斯科判斷，“即使到2025年，固態(tài)電池的大規(guī)模生產(chǎn)也不是那么容易做到。我認(rèn)為至少還要10-15年才能應(yīng)用。”吉野彰也持同樣的觀點(diǎn)，他認(rèn)為固態(tài)電池是下一代電池的希望，商業(yè)化應(yīng)用尚需時(shí)日，大約需要10-15年時(shí)間。
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