中科院院士谈锂电池挑战：密度逼近极限、安全事故多 中科院固态电池重大技术突破

锂电池在全球已经广泛使用不止是智能手机等移动设备电动汽车的动力电池也主要靠锂电池了然而锂电池面临的挑战也非常多中科院院士孙世刚提到锂电池能力密度已经快到极限了而且安全事故多，锂电池在全球已经广泛使用不止是智能手机等移动设备电动汽车的动力电池也主要靠锂电池了然而锂电池面临的挑战也非常多中科院院士孙世刚提到锂电池能力密度已经快到，锂电池在全球已经广泛使用不止是智能手机等移动设备电动汽车的动力电池也主要。

引起动力锂电池热失控的因素有哪些

在碳达峰和碳中和背景下，加速动力系统电动化成为新能源汽车发展的必然趋势。
随着能量密度的提升日益凸显，作为新能源汽车动力系统的关键技术，锂电池的安全隐患自燃、爆炸等电池热失控现象频频发生，热失控事故已成为制约锂离子电池进一步推广与规模化应用的瓶颈问题。提高电池安全性也成为新能源产业健康持久发展的先决条件。
揭示电池热失控机理和开发高安全性电池体系成为当前电池领域亟需解决的关键课题。中科院青岛生物能源与过程研究所固态能源系统技术中心一直深耕于构建高比能、高安全性锂电池体系，取得了突破性进展。3月14日，相关研究成果在线发表在《焦耳》上。
对于电池失控的研究分析，追根溯源，首先要了解其失控的引发反应。通过滴定-质谱联用手段，固态能源系统技术中心证明了锂金属负极氢化锂（LiH）的存在，并且定量分析出LiH的积累量与实际锂金属电池的可循环性呈负相关，揭示了锂金属电池失效的关键机理。
同时，在充分总结电池材料热稳定性及其热特性基础上，科研人员提出，电池材料（电极材料/电解质/添加剂等）之间的热兼容性对电池安全性至关重要，单纯提高某一组分的热稳定性并无法确保电池整体安全性能的提升。鉴于此，该团队通过原位/非原位耦合手段对三元高镍电池(NCM523)失效机理进行了材料-电池层级的探索，开创性地在NCM三元电池负极侧发现H-离子的存在，且证实了该组分与电解液具有较差的热兼容性，成为诱导电池升温过程中链式放热反应的主要触因。
此外，通过自主设计的原位检测电池材料热失控气体穿梭测试装置及方法，证明了石墨负极侧产生的H2可穿梭至正极侧，从而加速剧烈放热行为，成为引发电池热失控的关键触因。
近年来，续航里程的焦虑也对锂电池的能量密度提出了更高要求，而传统锂离子电池的理论能量密度正接近其极限（350 Wh/kg）。相比于石墨负极，金属锂具有极低的电极电位和极高的理论比容量，被认为是下一代高能量密度电池的有力竞争者。金属锂负极搭配硫正极的锂硫（Li-S）电池因其超高的理论能量密度（2500 Wh/kg）而成为最具吸引力的电池体系之一，极具商业潜力。不过其热安全评估的研究步伐却明显滞后。固态能源系统中心科研人员系统地研究了Li-S软包中电解质/电极的热兼容性、多硫化物穿梭对电池热安全的影响以及电解质的分解路线，揭示了Li-S电池的放热链式反应最初是由硫正极衍生物与电解液溶剂反应引发，然后由锂金属负极与电解液以及熔融硫的反应加速。

几分钟充满电,续航1000公里

近期，1000公里续航里程成为新能源汽车行业的关注焦点。在近日举行的新能源汽车百人论坛上，中国科学院院士欧阳明高的一席发言再次将1000公里新能源汽车电池以及续航的话题，推上风口浪尖。中科院院明确表示不可能，原因有以下几点：

一、中国科学院院士 欧阳明高表示，如果某一位说他的车既能跑一千公里，又能几分钟充完电，还特别安全，成本非常低，那大家不用相信，因为在目前这是不可能的。如果一款电池把这些性能指标都达到了，那这款电池已经是非常完美的技术了，显然现阶段是不现实的。某些车型可能着重达到长续航里程，有些车型可能着重达到经济性比较强，或者充电速度比较快的。这样几个要素，它都属于相互之间虽然不排斥，但不是一个并集的关系，完全达到每个指标都很好，目前来看还是很难的，所以这种说法基本可以看做无稽之谈。

二、中科院院士欧阳明高的言论中有六方面的条件，即比能量、寿命、快充、安全、成本和时间，而“既能跑1000公里，又能几分钟充完电，而且还特别的安全、成本还非常低”只能满足其中两个条件。实际上，在欧阳明高、曾毓群等业内人士看来，1000公里的长续航里程需要一定的时日研发，并非不可实现，更重要的是提升整车集成的技术水平，也就是电动汽车的节能水平。

据估计，一辆固态汽车的续航里程可以达到1000公里，充电时间为十分钟。固态电池随着时间的推移老化程度较低，丰田的目标是在三十年的使用寿命内保留90%的电池性能。丰田在固态电池专利数量上处于领先地位，拥有超过1000项与该技术相关的专利。不过，固态电池的生产仍然存在瓶颈。它们在生产过程中需要极其干燥的条件，而且所需的原锂是一种稀缺资源。再者，现在的技术还属于萌芽时期，所以这项技术还不成熟，所以根本不可能成功。

三、随着相应高续航动力电池的推出，续航忧患问题或许能够得到缓解，不过与此带来的另一个问题就是，超高续航动力电池的推出需要与之匹配的充电桩支持，有可能面临以充电桩为核心的配套设施不匹配的尴尬处境，专家和厂家的说法多少有些出入，无论怎样，希望这项技术赶快成熟，为我们的生活带了便利。