鉅大LARGE | 點擊量：1147次 | 2018年11月25日
鋰電池就是鋰電池自身的絆腳石，為什么
鋰電池已經(jīng)嚴(yán)重滲透進我們生活的每個方面，甚至影響著人類的未來。從手機到新能源汽車，我們幾乎無時無刻都在享受它其帶來的便利。鋰電池的發(fā)展和應(yīng)用是人類進入清潔能源社會的關(guān)鍵一步，然而，它卻又是那個最大的絆腳石。
這一切都要從鋰電池的本質(zhì)說起。
我們現(xiàn)在所說的鋰電池，其實應(yīng)該叫鋰離子電池。鋰電池由四個部分組成，正極、負極、電解液、隔膜。電池的充電放電，就是一個鋰離子（Li+）在正負極來回運動的過程。
為什么是鋰離子？它太合適了?？丛刂芷诒砭椭?，鋰元素排在第三，最輕的金屬元素，極度活躍?；钴S到什么程度呢，它遇到氮氣都能炸。不但如此，鋰還長得特別小，容易穿過電解液通過隔膜到達正負極，單位體積內(nèi)容納的數(shù)量（電量）高。而且鋰元素在地球上不難找，不用擔(dān)心產(chǎn)量，也就不用擔(dān)心成本了。
但這也導(dǎo)致了，自sony在1992年開發(fā)出鋰離子電池技術(shù)之后，人類只能圍繞著金屬鋰來發(fā)展充電電池技術(shù)。這里我們不用關(guān)心那些網(wǎng)絡(luò)上的各類科幻電池，它們離我們的生活依然很遙遠。當(dāng)然如果只從新能源汽車方面看，燃料電池也是一個十分可行的方向。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
目前主流的鋰電池技術(shù)，主要是兩派--三元鋰電池（松下18650）和磷酸鐵鋰電池（比亞迪），他們的本質(zhì)區(qū)別就是正負極材料不同。
三元鋰電池，以鎳、鈷、錳（或鋁）為正極，石墨為負極，磷酸鐵鋰電池顧名思義就是磷酸鐵鋰為正極。他們的優(yōu)缺點都很明顯，三元鋰電能量密度大，電壓高，低溫性能好，充電效率高；磷酸鐵鋰電充電循環(huán)次數(shù)高，高溫性能好，安全性高。這幾點特性就直接決定了，三元鋰電跟適合于民用，當(dāng)然也因為其安全性的隱患，國家現(xiàn)在已經(jīng)禁止它上大客車了。
這兩種技術(shù)看起來還都有發(fā)展空間，孰優(yōu)孰劣未來仍不好說，但為什么國內(nèi)還是更多廠商選擇了生產(chǎn)三元鋰電呢？答案很尷尬，因為補貼政策，我國的補貼政策是和電池能量密度、續(xù)航里程息息相關(guān)的，這兩點三元鋰電很輕松就能達標(biāo)。所以說對企業(yè)而言，除了掙錢其他都是扯淡，所有技術(shù)的發(fā)展都是要依托其商業(yè)價值的，光有理想是走不出實驗室的。
那么未來鋰電池還有哪些可行的發(fā)展方向呢？只能從正極負極電解液下手。因為鋰離子已經(jīng)無法替換，這也是阻礙鋰電池進步的兩大要命點：能量密度、循環(huán)次數(shù)，所以說未來鋰電池的發(fā)展趨勢就是尋找替代材料的過程。
先說容量。容量的問題最好解決，至少看起來是，因為目前的鋰電池里面，正負極和電解液占比很大，如果把他們的體積減少了，電量自然提高。
1、目前來看正極材料可能的方向是使用富鋰錳基材料，這種材料可以一個分子攜帶多個鋰離子（目前一對一），從而增加能量密度。
2、負極材料要復(fù)雜一些，因為石墨實在是太好用，雖然容量已經(jīng)接近極限，但無論是性能、造價都很完美，可替代材料雖然已經(jīng)有理論依據(jù)，但想造出來很難。比如石墨烯，分子結(jié)構(gòu)完美，但貴的要死。硅碳符合材料，比例又是個問題，各自添加多少，是否需要添加別的材料，都還沒譜呢。
3、電解液，目前最火最有可能方向--固態(tài)電池。電解液顧名思義是液體，固態(tài)當(dāng)然就是固體（陶瓷等鋰鈉化合物）了，相對于液體，電子在固體中穿行的速度更快，具有的密度以及結(jié)構(gòu)可以讓更多帶電離子聚集在一端，很輕松的提高能量密度。而且已經(jīng)制造出來了，只不過造價太高，一塊手機電池1.5w美元，不過相信隨著規(guī)模的上升，成本會下來的，也許未來10年就能成為主流，讓我們拭目以待吧。
再說循環(huán)次數(shù)。目前的正負極材料，時間長了就會產(chǎn)生惰性穩(wěn)定性減弱，進而導(dǎo)致攜帶的離子減少，比如石墨時間長了里面的小孔會塌陷，陷一個就少儲存一個離子，導(dǎo)致電量減少。其實這個問題的解決方案和容量是一樣的，就是找替換材料，復(fù)合材料學(xué)的深淵呵呵。主要想再說一下循環(huán)次數(shù)這個概念，比如我們的手機電池，完整充放電一次叫一個循環(huán)，而每個電池的循環(huán)次數(shù)是有限的，充一次少一次。但如果每次充電不是完全充放電，那就不算一次。聰明的同學(xué)一定會想到，保護電池的一個科學(xué)方法，就是隨用隨充，不要每次都等到電量完全用完再充滿（建議15%-95%之間）。
所以說，為什么是鋰電池，因為它是人類目前能找到的最佳方案。
前一篇文章也提到過，雖然筆者認為燃料電池才是人類最應(yīng)該點的那段科技樹，但如果空有技術(shù)，無法實現(xiàn)應(yīng)用，也是白扯的，至少目前商用還很難，而各國政府也不愿意推行（技術(shù)壁壘），所以阻止人類發(fā)展的只有人類自己，但相信未來一定是可以實現(xiàn)的：）
最后，簡單說一下我國的鋰電池發(fā)展，我們最要命的問題的，技術(shù)積累還太少，如目前特斯拉已經(jīng)應(yīng)用的2170號電池，國內(nèi)少有生產(chǎn)，有的企業(yè)甚至是量身為18650打造的。但市場占有率和上升的勢頭喜人，國家也及時糾正了部分無良企業(yè)騙補貼的行為。
企業(yè)以賺錢為目的是沒錯的，但是錢能賺到什么時候，是需要不斷的投入研發(fā)來支撐的，我國鋰電企業(yè)借助此次大風(fēng)，實現(xiàn)了產(chǎn)量和市場的超越，可謂非常不容易，但只看眼前利益不思進取，未來一定會遇到危機，這點我們已經(jīng)落后了。好在目前市場足夠大，按照國家2020年實現(xiàn)年銷200萬輛的目標(biāo)，各家好好活著都還沒問題，但未來市場兼并洗牌是不可避免的。
目前來看比亞迪和寧德時代是最后可能成為勝利者的兩大巨頭。技術(shù)，背后的資本，擴張速度，都是決定企業(yè)生死的關(guān)鍵。比亞迪作為傳統(tǒng)老大，自給自足就已沒有問題，而且比亞迪整個生產(chǎn)鏈都是閉環(huán)的，跟有利于控制成本。寧德時代在消費類市場的規(guī)模足夠，關(guān)鍵技術(shù)強，出口量足夠，只要生產(chǎn)規(guī)模上去基本沒有問題。以國軒高科為代表的第二梯隊鋰電企業(yè)會逐漸掉隊，這是一個惡性循環(huán)，規(guī)模產(chǎn)量發(fā)展的緩慢會導(dǎo)致研發(fā)投入跟不上又不利于降低成本，未來比較危險，也更有可能被新興企業(yè)超越。這些也是企業(yè)一般規(guī)律，市場上最暢銷的產(chǎn)品一般都不是最新的產(chǎn)品，拼的反而是管理能力和大規(guī)模制造能力。盲目擴張當(dāng)然也有代價，技術(shù)的替換可能瞬間完成，企業(yè)的淪陷也可能一夜之間，只有時刻保持足夠的警惕，才能立于市場的不敗之地。
最后的最后，電池回收，電池回收，電池回收！
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