鋰電池發(fā)展存在的問題及措施探討

韋佳辰

摘要：根據(jù)相關部門的統(tǒng)計，新能源汽車的產(chǎn)量在2017年已達到近80萬輛，是2016年全年產(chǎn)量的1.5倍左右。可以預計，在2018年，動力電池產(chǎn)業(yè)的銷售量增長量也會很高。這和我國所處的環(huán)境有關系，以中國、日本和韓國為主的東亞是世界鋰離子電池的主要生產(chǎn)國，我國更是在2015年開始成為了世界上最大的鋰離子電池生產(chǎn)國，我國的鋰離子電池產(chǎn)量已占領了世界近一半的市場。在這種種因素的影響下，我國新能源汽車行業(yè)正處在一個前所未有的發(fā)展期，以新能源汽車為主體的整個生產(chǎn)鏈及市場也正在突飛猛進的發(fā)展。本文針對鋰電池發(fā)展存在的問題及措施探討開展分析。

關鍵詞：鋰電池;發(fā)展;措施研究

中圖分類號：TM912文獻標識碼：A

引言

我們要從各種方面來考慮，盡量避免較大的缺點而將優(yōu)點集合起來，通過對于安全性、使用壽命、功率大小、成本大小等方面的比對，磷酸鐵鋰電池是未來電動汽車電池發(fā)展的趨勢。目前已有一些有遠見的企業(yè)，在大力發(fā)展鋰電池的時候，就已經(jīng)開始注重對于鋰電池的維護保養(yǎng)，并繼續(xù)研究新型的安全性能更高、使用壽命更長、更環(huán)保、更劃算的鋰電池，并提供相關產(chǎn)品的技術支持。企業(yè)內(nèi)部的研究不斷突破，已推出一些非常簡單方便的動力電池維護儀，可以解決新能源汽車的動力電池相關問題，并已經(jīng)得到了國家專利認證。

1、概述

在公元前后，人們對化學電源有了原始的了解，由于使用方便、性能可靠、便于攜帶，容量、電流和電壓可在相當大的范圍內(nèi)任意組合等許多優(yōu)點，受到了人們的重視和青睞。化學電源發(fā)展至今已有200多年歷史，在這段時間中，化學電源朝著多元化多功能化發(fā)展，直到1990年日本索尼公司研發(fā)出了鋰離子電池，成了化學電源上一個重大的里程碑。鋰電池是指電化學體系中（包括金屬鋰、鋰合金和鋰離子、鋰聚合物）的電池。鋰電池大致可以分為兩類：鋰金屬電池和鋰離子電池。鋰金屬電池通常是不可充電的，且內(nèi)含金屬態(tài)的鋰。鋰離子電池不含有金屬態(tài)的鋰，并且是可以充電的。由于鋰離子電池性能優(yōu)越，鋰金屬電池逐漸被淘汰，通常人們喜歡把鋰離子電池叫做鋰電池。鋰離子電池是指以鋰離子嵌入化合物為正極材料電池的總稱。是一種充電電池，它主要依靠鋰離子在正極和負極之間來回移動工作。鋰離子電池正極材料常用鋰離子嵌入化合物（含鋰氧化物或復合氧化物）如鈷酸鋰、鎳酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰等。鋰離子負極材料常用鋰離子插入化合物，主要有鋰-碳層間化合物LixC6、TiS2、WO3、NbS2、V2O5等，其中LixC6應用最為廣泛，通常用石墨結構碳素材料，也可用焦炭素材料。在充電過程中，鋰離子從正極脫嵌經(jīng)過電解質(zhì)嵌入負極，負極處于富鋰狀態(tài);而放電過程則是相反。鋰離子電池的電解質(zhì)溶液有兩種，一種是有機溶劑-無機電解質(zhì)體系，碳酸丙酯是常用的有機溶劑，常用的無機電解質(zhì)是LiPF6。另一種則是固體聚合物電解質(zhì)，如凝膠聚合物和全固態(tài)聚合物等。鋰離子電池這樣在正負極之間往返，被形象地稱為搖椅電池。20世紀70年代爆發(fā)了兩次世界性的石油危機使人們意識到了能源的重要性，而實驗證明電能是最干凈最便捷的能源。此外，我們知道石油資源是不可再生的，而我國又是資源短缺的大國，這使得我國從使用有污染的石油資源轉(zhuǎn)向無污染又可再生的化學電池的迫切性又增強。鋰電池憑借比能量大、循環(huán)壽命長、安全性能好、無公害、無記憶效應、自放電小、工作溫度范圍高等優(yōu)點逐漸地取代了電動車的市場成為當今電動車電池的主流。鋰電本身的應用也很廣，從市場統(tǒng)計來看，鋰離子電池在電子產(chǎn)品方面主要是手機、筆記本電腦、數(shù)碼相機等便攜式數(shù)碼產(chǎn)品;在交通工具上則是電動自行車和電動汽車等電動交通工具;同樣也在國防軍事上、在航天航空方面以及儲能方面的應用。

2、推動鋰電池發(fā)展的相關措施

2.1完善供需鏈條，體現(xiàn)產(chǎn)業(yè)帶動效應

鋰電池是電動汽車、混合動力電動汽車、大中型電動工具、電子通信、航天、國防等領域的重要供電需求。這些領域內(nèi)相關產(chǎn)業(yè)的發(fā)展形成的強大市場需求，必然會帶動鋰電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展。例如，近年來我國新能源汽車保持了逐年遞增的良好發(fā)展勢頭，統(tǒng)計顯示2017年我國新能源汽車總量已經(jīng)達到了78.2萬輛，2018年僅1—3月，新能源汽車產(chǎn)量就達到了15萬輛。不僅市場發(fā)展勢頭良好，政府在新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面也給予了大力支持，補貼政策的落實成為拉動新能源汽車生產(chǎn)與消費需求的重要因素。在此條件下，動力鋰電池產(chǎn)業(yè)為配合新能源汽車生產(chǎn)也獲得了新的市場空間。同時，國家關于功率型與能量型電動汽車用鋰離子動力蓄電池包和系統(tǒng)測試規(guī)程的制定與落實，也為產(chǎn)業(yè)對接提供了條件，從而為鋰電池產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展形成了巨大的帶動效應。

2.2加強技術創(chuàng)新，提高鋰電池生產(chǎn)質(zhì)量

技術創(chuàng)新和研發(fā)是促進鋰電池健康發(fā)展的源頭。目前，在市場帶動下，在政府支持下，我國鋰電池行業(yè)的資本投入規(guī)模已經(jīng)居于世界領先位置，但是在技術自主研發(fā)與創(chuàng)新方面的局限卻成為電池市場質(zhì)量不高、國際市場占有份額不足的主要原因。因此，相關部門應綜合推進，為技術創(chuàng)新創(chuàng)造良好環(huán)境。例如，政府應制定出臺嚴格的知識產(chǎn)權保障機制，保證技術研發(fā)成果，調(diào)動技術人員參與創(chuàng)新;企業(yè)應積極開展與高校、科研機構的合作，打通產(chǎn)、學、研鏈條，實現(xiàn)技術研發(fā)與人才培養(yǎng)的良性循環(huán)，增強產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展動力;推動產(chǎn)業(yè)協(xié)同，利用上游產(chǎn)業(yè)技術要求推動鋰電池市場的細化，推動動力電池、儲能電池以及消費電池的技術研發(fā)。

2.3推動鋰電池科學回收，加強環(huán)境保護

目前，鋰電池的回收已經(jīng)成為政府、行業(yè)發(fā)展中需要面臨的重要問題。一方面政府應出臺嚴格的環(huán)境保護措施，利用環(huán)保法律法規(guī)推動鋰電池回收工作的順利開展，嚴格控制環(huán)境污染問題;另一方面，企業(yè)應從長遠發(fā)展出發(fā)，建立運營公司，將鋰電池運營與回收利用融為一體，回收廢棄電池中的金屬能源，打造綠色、環(huán)保的運行模式，實現(xiàn)鋰電池產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

3、未來鋰電池的發(fā)展趨勢

詳細地介紹了固態(tài)鋰電池相關技術和現(xiàn)有的研究成果，其中還敘述了固態(tài)鋰電池的結構、原理和功能，也展望了固態(tài)鋰電池未來的發(fā)展。大力發(fā)展固態(tài)鋰電池是因為現(xiàn)有的鋰離子電池的安全性較低。目前的電化學儲能鋰離子電池，例如鉛酸電池、液流電池等，通常都是采用液態(tài)的電解質(zhì)，容易泄漏或被腐蝕，而且使用壽命較短。薄膜型全固態(tài)鋰電池、大容量無機全固態(tài)鋰電池是一種采用固態(tài)的非可燃性電解質(zhì)電池。這種固態(tài)鋰電池是通過鋰離子和電子的電荷交換來實現(xiàn)電能和化學能相互轉(zhuǎn)換的高安全性鋰離子充電電池。筆者詳細比較這幾種電池的功能、成分和原理，特別對比了電池密度和功率大小的區(qū)別，這是對儲能電池選擇的重要因素。這對于打破水電、風電等新能源發(fā)電方法的發(fā)展瓶頸有重要作用。此類新能源發(fā)電由于受到地域、天氣等自然因素影響，無法進行安全穩(wěn)定的發(fā)電。隨著儲能技術的發(fā)展，正在逐漸解決不穩(wěn)定性這一阻礙新能源發(fā)電繼續(xù)發(fā)展的障礙。

結束語

從上個世紀九十年代開始，既可以充電又可以放電的充電電池因為正負極材料與電解質(zhì)的改革開始發(fā)展并逐漸普及。鋰電池擁有質(zhì)量很輕，比容量高，工作電壓高等優(yōu)勢，在未來很有可能成為電動汽車的環(huán)保動力能源。盡管如此，科研人員還在繼續(xù)著鋰電池的研究，為了進一步改善人類社會而努力。

參考文獻

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