冯淑波 :动力型锂离子二次电池市场发展的前景

　　我们可以看到 ,电动汽车与汽油车在各个方面

都存在着很大的差距。究其电池的原因 ,电池主要

在比能量、

功率和价格上存在很大的差距。我们所

关心的是 ,能不能通过现有材料的开发、

改进来达

到电动汽车用电池的要求 ,使得电动汽车的性能能

够接近汽油车的水平。现分析如下 :

1、

电池比能量。汽油汽车在满油出发时可以

跑近 900公里 ,而电动车却只能跑 230 公里 ,相差

3. 8倍。考虑到本例中所使用的电池是镍氢电池 ,

如果换上锂离子二次电池 ,比能量会有较大的提

高。但行驶里程并没有太大的提高 ,如索尼公司以

锂离子电池为动力的电动汽车的行驶里程为大于

200公里 (可能是汽车设计有差异 ) 。我们乐观的

估计一下 ,如果要使电动汽车能达到与汽油车相同

的行驶里程 ,电池的比能量至少要提高 2倍。而根

据前面的理论分析 ,对于过渡金属氧化物正极材料

来说 , L iN iO

、270mAh / g 和 3. 6V 电压所带来的

972W h / kg的比能量就是其极限值。但它比 L iCoO

的 540W h / kg的比能量提高了不到 1倍 ,因此 ,想用

过渡金属氧化物为正极材料去应用到电动汽车上

是不合适的。对于硫电池正极材料 800 ×2 =

1600W h / kg的比能量 (这是目前已经达到的比能

量 )进入动力电池市场还是可能的。

2、

电池输出功率。在车重相同的情况下 ,发动

机功率的大小直接决定汽车的加速性能和最大速

度。与汽油发动机相比 ,电池供电的电动机的输出

功率还有所差距。在目前的电解液只能在 4V 左右

工作的情况下 ,提高输出功率的方法只能是提高放

电电流。锂离子二次电池在大电流的情况下 ,容

量、

安全性能、

循环性能等方面都会有较大幅度的

下降。这主要是因为锂离子在电解液和电极材料

中的扩散速度小决定的。提高半导体的离子扩散

系数和电导率是十分困难的 ,锂离子二次电池经过

近 20年的研究在提高扩散系数和电导率上的经验

和成就也很不明显。因此 ,为了使锂离子二次电池

能够做到大电流放电 ,改善电解液的性能也许是更

合适的办法。

3、

电池使用量和价格。目前由于电池比能量

过低 ,只能通过增加电池重量来弥补。比如丰田电

动车使用的电池为 450kg。而桑塔纳 2000 的车身

重量才 1140kg。讽刺的是 ,丰田电动车的车重恰好

与桑塔纳 2000的满员重量相同。丰田电动车成了

名副其实的“电池货车 ”

。大量的电能都用来运送

电池 ,而且 ,多用一公斤电池就要多支付一公斤电

池的费用 ,过重的电池和单位电池过高的价格使得

电动车的成本高居不下。如果能使电池的重量降

到 100kg以下 ,电动汽车才会真正被市场接受。那

就要求电池的能量密度再提高 4. 5 倍。即使硫正

极材料也无法达到这种要求。从这个角度看 ,也许

只有燃料电池能够完成成为电动车最终的解决方

案。

总之 ,锂离子二次电池在动力电源领域内遇到

很多问题 ,在可以预见的时期内纯粹的电动汽车无

法得到应用。目前世界上电动汽车的发展主流是

混合动力汽车 ,即使用锂离子二次电池和汽油两种

动力来源的汽车。这种汽车不但具有汽油车良好

的动力和续航性能 ,还同时具有清洁环保、

经济节

油的优点。

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