电池■新知｜寻找下一个超级电池( 二 ) 锂离子|材料|固态

那时手持锂电池，意味着背着一个炸弹，加上依旧高昂的价格，锂电池从科研的弃儿转型为市场的弃儿。

1983年，接力第三棒的吉野彰出手了。吉野彰是日本名古屋市旭化成公司研究员、名城大学教授，他在古迪纳夫的研究基础上，发现了更适合的含锂化合物负极材料，确立了现代锂电池的基本框架。吉野彰设计的锂离子电池以碳基材料为正极，以钴酸锂为负极，完全去除电池中的金属锂，采用了含锂化合物，提高了安全性。

1991年，古迪纳夫和吉野彰两人合作发明的锂离子电池被索尼公司推向市场，根据正极材料的不同，这种锂离子电池被称为“钴酸锂电池” 。

“现在我们用的手机、电脑、耳机等产品，约占锂电池使用量的2/3左右，其中大多是钴酸锂电池。但由于其循环寿命和安全性都较低，钴酸锂电池作为动力电池在电动汽车中的应用并不多。 ”王波介绍说。

为了弥补这一缺点， 1997年，古迪纳夫和团队又开发了另一种更加稳定安全的正极材料磷酸铁锂。相较于钴酸锂的层状不稳定结构，磷酸铁锂电池的空间骨架结构更稳定，锂离子在骨架结构的通道中能快速移动。同时，更为廉价的原材料价格，也让磷酸铁锂制造成本更低。

今生

传统锂电池接近瓶颈

充电仅需5小时便可行驶500公里， 2014年，特拉斯掀起电动汽车领域的一场革命。

虽然电池技术向前迈出了一大步，但仍存在跑上一会儿需要停下来充5小时电的尴尬。被视为汽车未来发展方向的电动汽车，因为无法解决这道瓶颈难题，多年来一直在推广道路上举步维艰。

为了适应能量密度向前向上转变的速度，不少车企抛弃相对安全的磷酸铁锂电池，转而使用三元锂电池。

“相对于磷酸铁锂电池，三元锂电池的能量密度大，电压更高，所以同样重量的电池组电池容量更大，车子能跑得更远。 ”王波说，为了追求更高的续航表现，三元锂成了目前的主流。

“三元锂电池”这个称谓，来源很简单。

“锂离子电池使用一个嵌入的锂化合物作为一个正极材料，为了提升电池性能，人们尝试用不同的材料组合来提升电池表现。 ”王波说，目前发现“镍钴锰”和“镍钴铝”两种体系的正极材料性能更好，而这两类正极材料有效成分为三种，所以称之为“三元锂电池” 。

“锂想”听起来似乎很丰满，但是，随着锂电池产业化发展的深入，一些突出问题日渐显现。

8月31日，一辆力帆650电动汽车在广州增城区起火燃烧；9月5日，珠海香洲区两辆共享电动汽车在充电时起火燃烧……据了解，自今年5月起，新能源汽车国家监管平台统计发现的79起新能源车安全事故均为自燃，再细化起火原因， 58%的车辆起火源于电池问题。在这些自燃的车型中，大部分都是采用三元锂电池。

电池安全成了电池技术革命性突破的第一重点，也是电动车性能提升的关键。

“锂离子电池安全与否，归根到底取决于电池能否避免内部短路，以及内部短路引起的热失控。 ”王波介绍，在锂电池中，除了我们熟知的正常充放电反应外，还存在着潜在的负反应。在电池的正常温度和正常电压范围内，不会发生这些负反应。但当电池温度过高或充电电压过高时，或遇到碰撞等情况导致电池隔膜被破坏，这些负反应就会被引发。此时电池内的热量如果得不到及时疏散，就会引起电池内温度和压力急剧上升。在现阶段，三元锂电池的安全问题没有妥善的解决办法。

未来