鋰離子電池是能量密度高、綜合性能最好的電化學(xué)儲(chǔ)能體系，而提升能量密度是其研發(fā)的主要目標(biāo)。當(dāng)前，多個(gè)國(guó)家計(jì)劃開(kāi)發(fā)400至600瓦時(shí)每千克的鋰電池。
將愿望轉(zhuǎn)化成現(xiàn)實(shí)，困難可想而知。即使僅看電池能量密度單一指標(biāo)，要實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步提升，不僅需要開(kāi)發(fā)新型電極材料，提高材料儲(chǔ)能的能量密度，電池設(shè)計(jì)也要趨于“極限”，例如增加電極厚度、減少電解液等非活性材料的質(zhì)量和體積占比等。不過(guò)，這些方式會(huì)導(dǎo)致電池的充放電性能急劇變差，直至無(wú)法放電。
圍繞這個(gè)問(wèn)題，中科院物理所/北京凝聚態(tài)物理國(guó)家研究中心博士李泉、博士研究生楊旸在研究員李泓和禹習(xí)謙的指導(dǎo)下展開(kāi)了探索。他們?cè)O(shè)計(jì)的高容量電池，正極采用高容量富鋰錳基氧化物，獲得了更高的材料儲(chǔ)鋰容量;負(fù)極使用超薄金屬鋰，通過(guò)隔膜涂層技術(shù)解決了超薄鋰大面容量沉積可逆性，再結(jié)合降低電解液量等綜合策略，實(shí)現(xiàn)超高能量密度電池的可逆充放電。
經(jīng)第三方測(cè)試，這款超高能量密度軟包鋰二次電池首次放電質(zhì)量能量密度達(dá)到711.30瓦時(shí)每千克，體積能量密度達(dá)到1653.65瓦時(shí)每升，這達(dá)到了目前已公開(kāi)報(bào)道的鋰二次電池的能量密度最高值。
科研人員表示，超高能量密度電池技術(shù)將為我國(guó)在高空、深空等特殊應(yīng)用場(chǎng)景，以及未來(lái)電動(dòng)航空領(lǐng)域?qū)Ω咝阅茈娫醇夹g(shù)的迫切需求提供可能的解決方案。不過(guò)，當(dāng)前這一技術(shù)距離實(shí)際應(yīng)用還有差距，電池安全、壽命等諸多問(wèn)題仍需解決。
