鋰離子電池自問世以來，以其獨(dú)特的高能量密度、高輸出電壓、長循環(huán)壽命、環(huán)境污染小等優(yōu)點(diǎn)受到了人們的廣泛青睞，已在消費(fèi)電子市場占據(jù)主導(dǎo)地位，并力爭在未來電動汽車和可再生能源儲存等大規(guī)模儲能領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，但其安全性和價(jià)格問題必須妥善解決。
安全性
2013年1月6日，日本航空公司的一架波音787客機(jī)在飛抵美國機(jī)場后，出現(xiàn)輔助動力裝置鋰電池起火，客艙冒煙。一時(shí)間，全世界關(guān)于鋰電池安全性的質(zhì)疑聲再次集中爆發(fā)。
在美國，隨著波音公司事故的廣泛傳播，已經(jīng)開始對鋰電池驅(qū)動的電動汽車推廣產(chǎn)生了影響。
作為車用動力儲能設(shè)備，安全性能尤其需要重視。由于鋰電池能量高，材料穩(wěn)定性差，鋰電容易出現(xiàn)安全問題。
鋰離子電池的安全問題主要源于熱失控的發(fā)生，電極/液態(tài)有機(jī)電解液相互作用的熱穩(wěn)定性是制約鋰離子電池安全性的首要因素。因此，探索高安全和可靠性新型電解質(zhì)以替代有機(jī)電解液是解決鋰離子電池安全性問題的有效途徑之一。聚合物電解質(zhì)應(yīng)運(yùn)而生，其可有效緩解甚至消除電解質(zhì)與電池材料之間發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，避免電解質(zhì)滲漏，可望提高鋰離子電池的安全性和能量密度等。更重要的是，機(jī)械強(qiáng)度高和柔韌性好的聚合物電解質(zhì)的運(yùn)用將使得“印刷”鋰離子電池成為可能，不僅可拓展鋰離子電池在“柔性”電子器件上的應(yīng)用，更可望降低鋰離子電池的制造成本。
經(jīng)濟(jì)性
美國能源部最近估計(jì)，電動汽車和混合動力汽車若想和燃?xì)怛?qū)動汽車競爭，那么電池的價(jià)格要降低50%-80%。要達(dá)到這個(gè)數(shù)字，可能需要發(fā)明全新品種的電池，不過，通過改進(jìn)驅(qū)動當(dāng)前電動汽車的鋰離子電池，從而來實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的可能性也很大。
這類方法有很多，包括鋰-硫，鋰-空氣，鋅-空氣以及鎂離子。然而，每個(gè)方法好像都有自己獨(dú)特的問題。例如，鋰-空氣電池可以到達(dá)10倍傳統(tǒng)鋰離子電池的能量(可達(dá)到汽油的能量密度)，然而使用金屬鋰會非常危險(xiǎn)，而且也不能對它們多次反復(fù)充電。
即使新技術(shù)的諸多問題可以在實(shí)驗(yàn)室里解決，但是要實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的生產(chǎn)，可靠的電動汽車供電可能還需要幾十年的時(shí)間。在解決這些挑戰(zhàn)的過程將為傳統(tǒng)的鋰離子電池技術(shù)提供很長的改進(jìn)時(shí)間。
此外，規(guī)模經(jīng)濟(jì)角度看，目前造成我國鋰離子動力電池成本高的主要原因是尚未形成大規(guī)模生產(chǎn)，達(dá)到一定規(guī)模后，規(guī)模經(jīng)濟(jì)性將得到體現(xiàn)。例如，上世紀(jì)90年代初手機(jī)剛進(jìn)入中國市場時(shí)，售價(jià)曾一度超過2萬元人民幣，一塊電池的價(jià)格需要1000多元。而隨著技術(shù)的進(jìn)步，電池大規(guī)模生產(chǎn)后價(jià)格急劇下降，手機(jī)實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模普及，目前普通手機(jī)電池的生產(chǎn)成本僅需10元左右。
因而，隨著技術(shù)進(jìn)步推動鋰電性能提高，加上大規(guī)模生產(chǎn)產(chǎn)生規(guī)模經(jīng)濟(jì)性，未來我國新能源汽車鋰離子電池能夠?qū)崿F(xiàn)成本的經(jīng)濟(jì)性。
技術(shù)改良需要關(guān)鍵材料的突破
鋰離子電池技術(shù)發(fā)展方向主要包括兩方面，即技術(shù)改良及新一代鋰電池的開發(fā)。技術(shù)改良階段，主要是正極材料、負(fù)極材料、電解液、隔膜四大材料，從而提高電池的容量與安全性。首先打算在2015~2020年前后實(shí)現(xiàn)目前約2倍能量密度、即200~300Wh/kg的改良型鋰離子充電電池，改良型鋰離子充電電池打算將正負(fù)極換成更高容量的材料來實(shí)現(xiàn)，改進(jìn)隔膜與電解液提高安全性。
到20-30年代鋰電池技術(shù)進(jìn)入一個(gè)新領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)具備500Wh/kg能量密度的新一代電池。在電池的性能中最為重要的大容量化指標(biāo)，被稱為“后鋰離子充電電池”的全固體電池和鋰空氣電池。
