發展下一代高能量密度動力鋰電池
——變革性納米產業制造技術聚焦長續航動力鋰電池項目研究進展

李 泓 鄭杰允

中國科學院物理研究所長續航動力鋰電池項目組 北京 100190

發展下一代高能量密度動力鋰電池
——變革性納米產業制造技術聚焦長續航動力鋰電池項目研究進展

李 泓 鄭杰允

中國科學院物理研究所長續航動力鋰電池項目組 北京 100190

提高動力電池能量密度將延長電動汽車續航里程，對發展電動汽車技術具有重要意義。中科院在2013年底部署了戰略性納米產業制造技術聚焦戰略性先導科技專項，旨在集中中科院優勢單位，通過納米技術研發與突破，積極探索第三代鋰離子電池、固態鋰電池、鋰-硫電池和鋰-空氣電池等電池體系。文章分析了動力鋰電池研究領域的國家需求，概述了國內外動力鋰電池的研發現狀，同時介紹了“長續航動力鋰電池”項目的技術進展情況與管理實施情況。

動力鋰電池，高能量密度，中國科學院戰略性先導科技專項

DOI 10.16418/j.issn.1000-3045.2016.09.018

動力電池是電動汽車驅動能量的來源，直接關系到電動汽車的續航里程、安全性等問題，是發展電動汽車所需關注的核心部件之一。在環境污染、二氧化碳排放日益受關注的今天，推廣電動汽車被認為能有效緩解上述問題，動力電池因而成為電池領域研究的熱點。在諸多電池體系中，鋰二次電池（以下簡稱“鋰電池”）因具有比能量密度高、自放電率低、服役壽命長等綜合性能的優勢占據著目前電動汽車用電池的主要市場份額。而發展更高性能的鋰電池是行業不斷追求的目標。

鋰電池的發展最早可追溯到 20 世紀70年代，首個鋰電池由硫化鈦為正極材料，金屬鋰作為負極材料，未大規模應用。經過科學家的努力，發現了一系列性能較優的正負極材料，并克服了多個科學及工程技術問題，最終由日本索尼公司在1991年成功將其商業化。之后鋰電池憑借其性能優勢迅速在消費類電子產品、電動工具、電動汽車、國防等領域使用。

鋰電池領域的巨大發展前景吸引了世界各國的廣泛關注。美國、日本、歐洲以及中國等分別在鋰電池領域布局了相關研發計劃及項目，旨在發展鋰電池，占領鋰電池技術制高點。也正是在各國政府的重視與支持下，鋰電池研究取得了持續發展，并在人們生活中起到越來越重要的作用。

1 國家戰略需求

能源是國民經濟重要的物質基礎，也是人類賴以生存的基本條件。作為發展中大國，我國對能源的需求日益旺盛。建設穩定、經濟、清潔、高效、安全的能源體系，對于經濟社會可持續發展至關重要。大力發展電動汽車，既是有效應對能源和環境挑戰，實現中國汽車產業可持續發展的必然選擇，也是實現汽車產業跨越式發展的重要舉措。根據我國制定的《節能與新能源汽車產業規劃（2011—2020）》，純電動汽車、混合動力汽車是未來發展的重要方向，動力電池為其中的關鍵技術[1]。2015年，中國政府在《中國制造2025》提出“節能與新能源汽車”作為重點發展領域，建議加速開發下一代鋰離子動力電池和新體系動力電池，并提出了動力電池單體能量密度中期達300Wh/kg，遠期達400Wh/kg的目標[2]。目前動力電池性能距離純電動汽車及混合動力汽車對能量密度、充電速率、循環壽命、成本、安全性等方面要求還有顯著差距。除此之外，戰略新興產業如先進消費電子、軌道交通、智能電網、分布式可再生能源、航空航天、機器人和國家安全等領域，迫切需要先進儲能技術的支持。

2 國內外現狀

目前鋰電池主要應用于消費電子類產品，已開始出現在電動工具、電動自行車、混合動力汽車、純電動汽車、小型電站儲能、應急后備電源和國家安全等領域，未來還可能在可再生能源配套儲能、離網家庭儲能、航空航天、醫療電子以及其他工業應用領域獲得大規模應用。自1991年商業化開始，經過20多年的努力，目前高能量密度鋰電池的能量密度從90Wh/kg提高至250Wh/ kg。過去20年電池能量密度每年提升7%左右，主要是通過技術進步，不斷增加活性物質在電池中的占有比例來實現。高功率密度動力電池目前正極采用LiMn2O4、 LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2（或者其他比例的三元正極材料）、LiFePO4，負極采用石墨。單體電芯的能量密度在120Wh/ kg—250Wh/kg，功率密度最高可達 4 000W/kg。實際應用時電池組的能量密度可以達到80Wh/kg—200Wh/kg，在所有儲能體系中仍然是最高的。由于消費電子產品的飛速發展，純電動汽車對延長續航里程的要求，迫切希望大幅度提升電池的能量密度。但在有限的電池空間填入更多的活性儲能物質，進一步減少非活性物質的比例，從技術層面，已達到瓶頸。研發具有更高能量密度的新儲能材料體系，是當今高能量密度電池發展面臨的必然選擇。

通過系統的熱力學計算，鋰電池體系在所有儲能電池體系中具有最高的理論能量密度。通過過去10年的研究，目前在高能量密度鋰電池方面，高容量Si負極為首選負極材料，高容量富鋰相層狀復合結構材料、高電壓尖晶石Ni-Mn系材料、層狀高鎳三元（Ni-Co-Mn）系材料為較有希望的正極材料。理論預測，采用這些材料體系的動力鋰電池的能量密度有望提升到200Wh/kg—300Wh/kg。雖然上述這些高能量密度材料已被廣泛研究，但目前在滿足所有指標要求方面仍然存在一些技術障礙，特別是循環性、倍率特性、充放電效率、安全性、體積變化。由于上述電池體系與現有成熟體系有一定相似性，成熟度相對較高，其研發可借鑒前期研究鋰電池的經驗。

為了發展純電動汽車，期望電池能量密度最終達到500Wh/kg以上。按照過去電池能量密度提升的速度（～7%/年），2060年左右才能達到此目標，顯然需要加快研發新的變革性儲能技術。通過理論計算，存在著一些化學儲能體系，其理論能量密度將遠高于現有成熟體系，如鋰硫電池與鋰空氣電池。這兩種電池體系都已經歷了較長的研究歷史，循環性較差的問題一直比較突出。雖然通過電極結構設計、電解液材料的發展等，電池性能方面已取得了長足的進步，然而和鋰電池從材料到電芯的產業化技術成熟度相比，這兩種新電池體系離商業化應用還存在較大的距離，需要長期的研發，這也是未來儲能電池研究競爭的焦點之一。此外，安全性是電池使用過程最重要也是最被關心的問題，目前高質量的手機電池出現安全問題的幾率已經降至千萬分之一，然而動力電池將多個（特斯拉電動車的電池數為7 000節以上）單體電池組合后使用，其安全系數也將相應下降，動力電池一旦出現熱失控，造成的破壞力巨大，這已經有多起慘痛的教訓。發展極高安全性的動力鋰電池是動力電池大規模應用的先決條件。含液體電解質的鋰電池中放熱反應涉及電解液在正極的氧化反應、在負極的還原反應、正極與負極的熱分解、電解液熱分解、內部微短路以及鋰析出導致的化學反應等。對于不同材料體系，這些反應的發生條件、放熱量、放熱速率也不一樣，同時還與非活性材料的散熱能力、穩定性有關。電池安全性可以通過智能電源管理與保護電路來提高，但由于導致安全性的因素來自電芯內部，因此從材料特別是電解質入手是根本的解決之道。添加阻燃劑、采用阻燃或不燃有機溶劑、離子液體或混合離子液體的辦法，都具有一定的效果，是短期內較好的選擇，但并不能從根本上消除隱患。因此，采用聚合物電解質或無機電解質，發展全固態電解質鋰電池是最終解決能量型動力電池安全性的根本辦法。

3 “長續航動力鋰電池”項目進展介紹

“長續航動力鋰電池”項目依托于中科院“變革性納米產業制造技術聚焦”戰略性納米先導科技專項。旨在研發高能量密度、高安全性鋰電池以提高電動汽車續航里程，同時建立完善的鋰電池劣化失效分析平臺（圖 1）。根據上述宗旨，項目安排了 3 個研究課題：高能量密度鋰離子電池、下一代金屬鋰電池和高水平失效分析平臺。其中高能量密度鋰離子電池課題研究參照現有鋰電池研發生產工藝，采用新型關鍵材料，使模塊能量密度達200Wh/kg，綜合性能優異。研究內容包括高容量富鋰正極材料、高電壓LiNi0.5Mn1.5O4材料、硅碳負極材料、5V高安全性電解液、5V陶瓷涂層隔膜及高性能導電添加劑。項目組通過“動態測評”集中優勢材料，與不同公司合作研發，最終在蘇州星恒及江西恒動組裝動力電池。在此基礎上，項目組還布局針對2020年應用需求的下一代高能量密度高安全性金屬鋰電池，此類電池的共同特點在于采用能量密度更高的金屬鋰作為負極，分別設置了鋰硫電池、鋰空電池及固態電池等研究內容，有望將電池模塊能量密度提升至300 Wh/kg，兼具高安全性、長壽命、低自放電特性。此外，針對鋰電池在使用過程中的劣化失效問題，建設面向用戶的惰性氣氛互聯互通分析測試平臺和真空互聯平臺，以滿足動力電池研發、制造、服役過程中的原位、非原位全分析，提供高效與失效診斷分析。

圖1 長續航動力鋰電池項目任務分解圖

3.1 第三代鋰離子電池

日本索尼公司在1991年推出了第一代商業化鋰離子電池，以石墨為負極、以鈷酸鋰為正極。然而，由于鈷酸鋰的成本偏高，難以在動力電池領域大規模普及，所以鈷酸鋰逐漸被磷酸鐵鋰和三元正極所取代，一般這種電池的單體能量密度在130Wh/kg—250 Wh/kg左右。第三代鋰離子電池將現有鋰離子電池的負極石墨碳材料更換為硅基負極，單體電池比能量有望達到300Wh/kg—350Wh/kg。2014年11月日立公司在日本電池討論會，報道了高鎳正極、硅合金負極的30 Ah鋰離子電池達到了335Wh/kg，通過進一步提高負極中硅基材料的含量，能量密度可達350Wh/kg左右。近幾年來，具有放電比容量達300mAh/g富鋰錳基正極材料的出現，為研制出第三代具有350Wh/kg—400Wh/kg高能量密度鋰電池帶來了曙光。中科院寧波材料技術與工程所夏永高研究員及其團隊[3]聯合中科院物理所李泓研究員團隊以及其他合作者研制了一款軟包鋰離子電池，采用納米硅碳材料作為負極、富鋰材料作為正極、5V電解液、耐高電壓隔膜，得到單體鋰電池容量為24Ah，其質量能量密度達到 374 Wh/kg，體積能量密度達到577Wh/L。

此外，項目組在材料研發方面也取得了重要進展，高容量硅負極材料已與江西紫宸科技有限公司建立戰略合作關系，并在企業建設中試放大研究基地，已掌握500 kg/ 批次規模化制備能力，研發的材料已進入企業產品供應鏈，被送往多家企業進行測試并有望在2017年導入產品；高容量富鋰正極材料已進入中試階段，成立了寧波富鋰材料科技有限公司；電解液、隔膜等也已初步解決了在高電壓材料體系中使用的穩定性問題，正在進行放大集成。

3.2 下一代可充放金屬鋰電池

金屬鋰電池的研發內容包括固體金屬鋰電池、鋰硫電池和鋰空電池[3]。以下將分別敘述其進展。

3.2.1 固體金屬鋰電池

從長遠考慮，雖然鋰離子電池的能量密度有望達到400Wh/kg,但是采用金屬鋰負極電池能量密度會更高，而且金屬鋰負極的使用，有可能采用不含鋰的正極材料，因此電池成本有望顯著下降。需要指出的是，金屬鋰負極研究已經歷時50余年，在非水電解質溶液中應用時主要面臨的問題是在充放電過程中容易產生鋰枝晶、粉化，導致循環性下降、內部短路、安全性降低，1989年Moli公司就因為可充放金屬鋰電池的安全性而決定永遠放棄金屬鋰電池。因此，金屬鋰負極的安全性、循環性是發展可充放金屬鋰電池必須認真面對的問題。目前看來，基于固態電解質的固態鋰電池成為解決金屬鋰負極問題的較有希望的技術路線。

中科院青島生物能源與過程所崔光磊研究員團隊針對聚環氧乙烷（PEO）室溫離子導電率較低、電位窗口窄的瓶頸問題，從能提高離子電導率的分子結構出發，結合離子傳輸機理與動力學傳輸的多尺度機制，設計出一款新型固態聚合物電解質，該電解質室溫電導率可達4.3×10-4S/cm，具有較寬的電化學窗口。在此基礎上，該團隊以“剛柔并濟”的理念發展綜合性能優異的復合聚合物固態電解質，并分別以三元材料和金屬鋰為正負極，組裝了 8 Ah大容量固態聚合物鋰電池，能量密度達240Wh/kg，60oC條件下，0.2C、400次循環后容量保持率大于86 %。該聚合物固態電池顯示出了較好的安全性能，經 4 次針刺后，固態鋰電池不起火、不爆炸，這是傳統的液態鋰電池所無法比擬的。

同時，中科院寧波材料技術與工程所許曉雄研究員團隊采用復合型無機材料作為固體電解質，分別以過渡金屬氧化物鋰鹽和金屬鋰為正負極，研制出1Ah— 8Ah系列容量的固態電池單體。固態鋰電池單體借助界面潤濕劑的創新方法，有效提升了固態電池的循環壽命，該電池單體室溫下的能量密度可達240Wh/kg，500次循環后容量保持率大于80%。此外，2 Ah固態電池單體在90oC溫度、0.5C倍率下都能夠表現出良好的循環工作穩定性，從而清晰地展現了固態電池在高溫環境下的安全特征。目前，該團隊已研發出容量為10 Ah的固體電池，其性能正在測試中。

3.2.2 鋰硫電池

中科院大連化學物理所陳劍研究員團隊開發了納米結構碳硫復合材料、高硫擔載量硫正極極片和大容量鋰硫電池技術。團隊研制的額定容量37 Ah的鋰硫電池單體室溫質量比能量達到566Wh/kg，50oC測試質量比能量可達616Wh/kg，并通過了第三方的安全性測試，這也是迄今所見報道的額定容量和能量密度最高的鋰硫電池。同時，該研究團隊在鋰硫電池成組技術方面也取得新進展，研制的1kWh鋰硫電池組經第三方測試能量密度達330Wh/kg。現在鋰硫電池的難點在于循環次數還很低，這種高能量密度、大容量的鋰硫電池單體的循環次數是20—30次。在實現鋰硫電池大規模實際應用之前，仍需進一步攻克電池循環壽命、功率密度和安全性等技術瓶頸。

3.2.3 鋰空電池

中科院長春應用化學所張新波研究員團隊采用納米孔道結構金屬氧化物/碳復合材料為正極、表面修飾鋰金屬做負極，配合自主研發的空氣管理系統，研制出 5Ah和 51Ah 系列容量的鋰空氣電池單體。團隊研制的額定容量 5Ah 的全封裝鋰空氣電池單體室溫質量能量密度達到526 Wh/kg。研制的額定容量 51Ah 的鋰空氣電池模塊，經過第三方測試，能量密度達 360 Wh/kg。目前，鋰空氣電池的難點在于循環次數和倍率性能過低，仍需進一步攻克放電產物堆積、碳正極及電解液分解、負極腐蝕等關鍵科學和技術難題。

3.3 高水平分析測試平臺建設

項目建設的高水平分析測試平臺主要包括由中科院物理所承擔建設的“互聯互通惰性氣氛材料綜合測試分析平臺”和由中科院蘇州納米所承擔建設的Nano-X真空互聯測試系統中與鋰電池相關的部分，旨在對鋰電池在使用過程中的失效問題進行分析，更加深入理解鋰電池的失效機理，從而為提高鋰電池性能提供指導。目前互聯互通惰性氣氛材料綜合測試平臺已完成 I期建設，將多種鋰電池測試分析設備通過手套箱或真空轉移裝置連接起來（圖 2），達到對鋰電池材料及電芯在惰性氣氛下進行“一站式”、全方位分析。目前已與項目內多家研究單位建立合作關系，同時還承接了國內外企業的測試研發任務。

圖2 互聯互通惰性氣氛材料綜合測試分析平臺示意圖

4 “長續航動力鋰電池”項目管理方法實施及成效介紹

經過多年積累，中科院在電池關鍵材料及動力電池電芯技術方面具備了一定的研發優勢，但鋰電池產業水平與日本、韓國仍存在較大差距。鋰電池系統包含正負極材料、電解液、隔膜、導電添加劑等多個組成部分，各研究所在科學、技術及產業化方面的積累和經驗不盡相同，要確保“長續航動力鋰電池”項目順利完成，必須明確目標與責任，充分調動各承擔單位的積極性。為此，中科院物理所在項目管理過程中在測評、交流合作、經費分配等方面積極探索，建立了一整套行之有效的動態測評與調整管理方法，在同樣經費的情況下使經費資源得到高效配置，有力促進了項目的研發進程。

4.1 動態測評管理辦法介紹

項目組將根據研發進度制定每年的測評規則，參與單位結合各自的科研進度，為物理所或具有測試資質的第三方單位提供樣品進行集中測試。測評過程本著公正、公平、統一的原則，對測試中各個環節進行多種形式的記錄，使測試結果有據可查，并為項目篩選出最優樣品。最后由測試單位為參與單位出具測試報告，作為其研發成果的依據和下一步研發的參考。根據測評以及與監理組、總體組的討論結果，能夠滿足年度技術指標要求、綜合性能最優、最有希望實現技術轉移轉化的研發團隊，將負責召集下一年該方向的課題或子課題的研究隊伍、制定技術難點攻關路線和研發計劃、擁有80%的經費支配權；其余團隊，可因某項技術領先而被課題或子課題負責人召集進入核心研發團隊，共同分享80%的經費，或作為培育團隊分享20%的經費并保留參與下一年競爭的機會（圖 3）。

4.2 動態測評管理方法的成效

圖3 綜合測評流程圖

（1）以競爭激勵創新。集中測評的目的是激勵創新和內部競爭，為集成全院優勢力量提供公平測試及相互學習的平臺。 “競爭擇優”不僅達到了集中資源、提高資源利用效率的目的，而且使各承擔單位和團隊明確了先導項目的目標不是自由探索和發表不能指導應用技術的文章，而是要突破關鍵技術瓶頸、產生創新性電池技術。通過項目組與測評優勝單位負責人的溝通，大家已經認識到，在開放平臺上的“競爭”能夠有效激發各團隊的創新潛力和研發技術的積極性。

（2）科學合理配置資源。在項目經費削減的大背景下，為了使經費得到更高效的配置，雖然測評最優團隊將負責分配該方向80%的經費，但支配權不代表獨享，任務負責人還需要根據研發的實際需求和項目指標要求靈活召集合作隊伍和分配經費，一切以完成任務、解決瓶頸技術為目標，實現了資源配置與研發水平、成效的有機結合。

（3）促進產學研合作。為保證集中測評，各承擔單位加緊制備和研發電池材料與電芯。測評也促使承擔方對其應用導向、技術開發類項目、在短期內提供大量樣品的綜合實力進行深入的評估，客觀上加速了各承擔單位與企業的密切合作，有力促進了從實驗室探索性研發模式向產學研密切合作、實現小試到中試產品開發模式的轉變。

（4）材料性能不斷提高。根據目前國內外研發進度和中科院研究進展情況，項目組已經實施了2014—2016年的動態測評，允許持續送樣，測評過程中數據對參與單位開放，便于其全方位了解測評進程。以2014年的鋰硫電池測評為例，5月1日之前所有單位第一批樣品送達并開始測量。在測評過程中，結合多方測試結果，允許各參與單位對自己的樣品做進一步針對性改進，各團隊在第一次測評后遞交的第二批、第三批樣品技術指標均有不同程度的提高。根據測評結果和測評規則，中科院大連化學物理所陳劍研究員團隊成為此次測評電池性能得分最高單位，因而陳劍研究員成為項目2015年鋰硫電池課題的負責人。

（5）產業化穩步推進。綜合測評結果表明，目前鋰離子電池各項材料研究進展順利。高容量、高電壓正極材料已完成大部分重要指標，正在進行材料放大制備，為投產做準備；硅負極材料已完成各項年度指標，并正在與江西紫宸公司（國內負極第二）合作進行中試基地建設，同時與深圳貝特瑞（國際負極第一）開展技術合作；為了加快材料在電池中技術的應用，已與寧德時代新能源科技有限公司、天津力神電池制造有限公司等簽訂合作協議，加速產業化推進，同時與德國BASF、韓國LG簽署合作協議；電解液、隔膜在高電壓應用、安全性保護方面已有所突破，并已根據實際情況重新制定技術研發路線并計劃加大經費投入；所有優勢材料將用于集成新型動力電池的研發。

5 結語

研發高能量密度動力電池，提高電動汽車續航里程在未來很長時間內將是行業研究的熱點。基于本項目在高能量密度鋰電池的研究進展及經驗積累，開發300 Wh/ kg以上的鋰離子電池及鋰電池是可行的。目前國家已經頒布了部分“十三五”規劃指南，部署了一系列鋰電池相關的科研項目，研究人員應抓住機遇，實現快速發展。中科院先導專項鋰電池研發團隊采用了大量納米結構的電極材料、隔膜材料、導電添加劑，并在控制界面特性方面采用了多種納米層修飾技術、電解液添加劑。但需要指出的是，上述研制的新型高能量密度原型電池在循環性、倍率、高低溫特性、自放電、電池形變、安全性方面、量產技術方面還需要顯著提高、全面優化，仍需大量深入細致的研究工作。同時，競爭性“動態測評”方法提高了資料配置效率，加快了任務研發進度，為項目管理提供了新的思路。

1 工信部, 科技部. 節能與新能源汽車產業規劃（2011—2020年）, [2016-7-8]. http： www.zaam.cn/policy/1392703905.html

2“中國制造2025”重點領域技術路線圖. [2016-7-8]. http： www. ii.gvr.cn/html/nens/zlxz/201511/33573.html

3 中國科學院戰略先導專項長續航動力鋰電池項目組.中國科學院高能量密度鋰電池研究進展快報.儲能科學與技術, 2016, 5(2)： 172-176.

李 泓中科院物理所研究員，北京凝聚態物理國家實驗室副主任。中科院納米先導專項“長續航動力鋰電池”項目負責人；國家杰出青年科學基金獲得者，入選“萬人計劃”領軍人才，國家“863”計劃儲能領域主題專家。主要研究領域包括：高能量密度鋰離子電池，固態電池，固體離子學。在國際上首次提出將納米硅可作為鋰離子電池負極材料，首次提出鋰/二氧化碳可充放電池，解釋了磷酸鐵鋰材料脫嵌鋰過程“階”結構的形成，獲得了硅負極材料界面膜三維成像等。相關結果發表SCI論文240余篇，論文被他引11 000 余次，SCI的H因子為56；申請專利80余項，已授權 40 項。E-mail： hli@iphy.ac.cn

Li HongProfessor, Deputy Director of Beijing National Laboratory For Condensed Matter Physics. Professor Li is the chief scientist of project “Next Generation of High Energy Density Lithium Batteries for Electric Vehicle”, this project is attached to the “Strategic Priority Research Program of Industrial Nano-manufacturing Focus” launched by Chinese Academy of Sciences. His main contribution is the purpose of nano-Si anode in 1997 and rechargeable Li/CO2batteries as well as electrochemical agglomeration of nanosized alloy, reversible interfacial lithium storage, staging superstructure in delithiated LiFePO4, 3D SEI structure on Si anode, systematic calculation on theoretical energy densities over 1170 batteries. His current interests are high energy density lithium batteries, solid batteries and fundamental solid state ionic problems and new devices. He has published over 240 papers in peer-reviewed journals with over 11000 times citation and the H-factor is 56. He has filed over 80 patents and 40 of them have been granted. He has delivered over 50 invited talks in international academic conferences. He serves as Principle Editor for Solid State Ionics, editorial board member for Journal of Materiomics, and Energy Storage Science and Technology. E-mail： hli@iphy.ac.cn

（相關圖片請見彩插二）

Development of Next Generation of High Energy Density Lithium Batteries for Electric Vehicle

Li Hong Zheng Jieyun
（CAS Research Group on High Energy Density Lithium Batteries for Electric Vehicle Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China）

Increasing energy density of battery will dramatically extend the driving range of electric vehicles. Chinese Academy of Sciences (CAS) launched the “Strategic Priority Research Program of Industrial Nano-manufacturing Focus” at the November 15, 2013. In this program, the 3rd generation lithium-ion battery, solid-state metallic lithium battery, lithium-sulphur battery, and lithium-air battery have been investigated. This paper briefly introduces implementation process of this program. As the progress of this program, the CAS research group has carried out a number of achievements, including but not limit to： The mass and volume energy density of 24 Ah Li-ion single cell, with nano-silicon carbon material as negative electrode and lithium-rich material as positive electrode, is achieved as 374 Wh/kg and 577 Wh/ L, respectively. The energy density of 8 Ah solid lithium battery using the polymer solid electrolyte at 60oC is 240 Wh/kg, while the energy density of solid-state lithium battery based on the inorganic ceramic solid electrolyte is also 240 Wh/kg. The energy density of 37 Ah lithiumsulphur battery reaches 566 Wh/kg at room temperature and 616 Wh/kg at 50oC. The energy density of 5 Ah lithium-air battery is 526 Wh/kg. We also introduce a competitive project management method which has been successfully operated from 2014. In addition, this paper outlines the domestic and international status of lithium batteries, analyzes the national strategic demands of the lithium batteries research field in China.

lithium batteries for EV, high energy density, CAS Strategic Priority Research Program

*資助項目：中科院變革性納米產業制造技術聚焦戰略性先導科技專項長續航動力鋰電池（XDA09010000）

修改稿收到日期：2016年8月15日