鉅大LARGE | 點擊量：683次 | 2020年08月11日
能力飛躍瘦身可期，鋰離子電池表示對電動交通未來保持樂觀！
相信大部分果殼er們都對迎面折返接力跑的比賽印象深刻——身形矯健的運(yùn)動員們往返于100米的賽道間，其中接力棒是整場比賽最關(guān)鍵的部分，為了贏取最后的勝利，每一次交接和奔跑都必須保證它被牢牢握在手中而不掉落。在微觀世界里，鋰離子充電電池的內(nèi)部也像是一個由正極、負(fù)極和電解液組成的運(yùn)動場，而鋰離子就是手持“接力棒”——電荷的運(yùn)動員。和跑步運(yùn)動這種高能量消耗（但長期堅持才見效）的活動相比，鋰離子“運(yùn)動”的收益可立竿見影得多。
要想充分運(yùn)動，舒適的運(yùn)動場是關(guān)鍵
假如說普通人參加了幾分鐘的跑步比賽就能精疲力竭，那鋰離子的“毅力”可以說是相當(dāng)驚人——鋰離子充電電池靠的就是鋰離子在正、負(fù)極之間的往返脫嵌和重新結(jié)合，以此來實現(xiàn)能量的長時間儲存和釋放。以常見的LiCoO2鈷酸鋰正極（就是接力賽道的一頭）和C石墨負(fù)極（接力賽道的另一頭）的鋰離子電池為例，充電時在外界電場的用途下，鋰離子Li+從正極脫落出發(fā)，經(jīng)過電解液這個“賽道”，穿過隔膜到達(dá)負(fù)極最終生成LiC6；放電時則相反，內(nèi)部電場轉(zhuǎn)向，Li+離開負(fù)極，跑回正極重新生成LiCoO2。單位時間內(nèi)參與“往返跑”的鋰離子越多，電池可存儲釋放的能量就越大。
“塑膠跑道”和“優(yōu)質(zhì)助跑器”可以為運(yùn)動員賦能。而提升正負(fù)極材料、電解質(zhì)和隔膜的性能品質(zhì)，則是為鋰離子供應(yīng)良好舒適的“運(yùn)動場地”、讓電池在充放電過程中實現(xiàn)最優(yōu)表現(xiàn)的切入點。
優(yōu)秀的運(yùn)動員百里挑一，優(yōu)質(zhì)的電池也是眾心所歸
目前，手機(jī)和電動汽車等科技產(chǎn)品中使用的電池絕大多數(shù)都采用了鋰離子電池，隨著鋰離子電池在人們生活中的日漸深入，電池的容量也有希望成為第六大“馬斯洛基礎(chǔ)需求”。雖然鋰離子電池技術(shù)在未來幾年仍將如火如荼地發(fā)展，但未來的鋰離子電池技術(shù)面對著兩大挑戰(zhàn)，分別是能量密度和安全保障。
同等質(zhì)量的電池，誰能存儲更多的電能，誰的能量密度就高。美國能源部智能制造創(chuàng)新機(jī)構(gòu)（CESMII）曾經(jīng)為鋰離子電池規(guī)劃了一個路線圖，原定目標(biāo)是在2018年左右，鋰離子電池的能量密度可以達(dá)到每千克350瓦時。假如想要在電動汽車上安裝更少、更輕的鋰離子電池還要保持理想的續(xù)航里程，就必須不斷提高電池的能量密度，讓電池開始“塑形”。
鋰離子電池的安全性則是另一個關(guān)注點。鋰離子電池的安全隱患源自于對高溫的敏感。一般來說，鋰離子電池設(shè)備使用溫度要低于60℃。廠在安全測試時，會將電池置于80℃的環(huán)境中進(jìn)行高溫耐久考驗，不起火、不爆炸、不漏液，就算是合格。還有一種比較極端的條件叫做“熱濫用測試”：基本步驟和煉孫悟空差不多，將滿電態(tài)電池放入130℃試驗箱中，堅持半小時不起火、不爆炸。
在用電產(chǎn)品的發(fā)展過程中，特別是電動汽車這種對能量需求較高的產(chǎn)品，傳統(tǒng)鋰離子動力鋰電池單體并不能滿足它的動力需求，因此電動汽車一直使用的都是較大體積的電池——必須采用多塊電池進(jìn)行串聯(lián)、并聯(lián)構(gòu)成的動力鋰電池組來供應(yīng)電動汽車使用能量。然而電池組假如太重或太大，如同龜殼相同也會新增車輛行駛的負(fù)擔(dān)，同時新增的電池組也會在概率上新增危險性。
如何應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，行業(yè)先鋒們已經(jīng)早早動手了
假如你想要買輛一口氣跑幾百公里的電動汽車，這些都跟電池的未來息息相關(guān)，但為車載鋰離子電池減負(fù)、增能的任務(wù)迫在眉睫。不過電池的未來似乎還是非常有希望的，先站在“巨人”的肩膀上看一看吧！
超會拍星星的電動汽車?yán)纤緳C(jī)Steed、輕輕松松玩轉(zhuǎn)電動汽車設(shè)計的飛魚、十分了解電動汽車家庭需求的桔子以及專業(yè)的巴斯夫(BASF)電池專家此次一齊上陣，在視頻中解讀了鋰離子電池的現(xiàn)狀和挑戰(zhàn)，對電池的續(xù)航性、安全性和充電穩(wěn)定性進(jìn)行了客觀的分析，事情看起來挺樂觀嘛！
到2025年，純電動汽車的年產(chǎn)量可能高達(dá)500萬至1,000萬輛，其中的許多車輛將運(yùn)用到巴斯夫的創(chuàng)新電池材料。而巴斯夫一直致力于開發(fā)和生產(chǎn)量量密度更高，價格更具優(yōu)勢，性能更可靠的正極電池材料，在今天，巴斯夫研發(fā)的包括鎳鈷鋁酸鋰材料（NCA）和鎳鈷錳酸鋰材料（NCM）在內(nèi)的正極電池材料已經(jīng)廣泛應(yīng)用于全球領(lǐng)先汽車生產(chǎn)商的電動汽車上。
巴斯夫?qū)?025年設(shè)立為鋰離子電池技術(shù)的“小目標(biāo)”，令一臺普通中型電動汽車的實際續(xù)航里程提升到600公里，同時電池體積減半，充電時間縮短至15分鐘。這個底氣得益于巴斯夫?qū)Σ牧?、對汽車研發(fā)周期都有深入了解，加上與電池生產(chǎn)商的密切合作，以及巴斯夫?qū)εc電動汽車電池相關(guān)的整體開發(fā)思路有著更好的認(rèn)知和落實方法：專注于更高的電池能量密度（高鎳正極材料），優(yōu)化工作效率，優(yōu)化電池正極材料的生產(chǎn)過程。
這些努力意味著大幅提升電池整體性能的未來可期，而電動交通也將更快地走進(jìn)我們每個人的生活。
