鉅大LARGE | 點擊量：1164次 | 2021年11月15日
鋰金屬電池的發展前景與挑戰
雖然獲得更大的技術突破可能還有十年之久，但鋰離子電池可以為電動汽車和電網的發展帶來巨大的飛躍。
雖然鋰離子電池正在經歷一個歷史性的規模擴張，但研究人員也在致力于尋求鋰離子電池技術可能會出現的下一個突破。
而巨大的技術突破可能會讓電動汽車一次充電可以駕駛更長的時間，并且更安全的運行。而為電網供應更好的電池可以儲存更多的能源，從而可以部署更多的風能和太陽能設施。
美國能源部高級能源研究計劃署（ARPA-E）項目主管PaulAlbertus表示：“這類概念的競爭正在在世界范圍內進行。”該項目的重點是早期階段，開展可能對能源出現重大影響的能源研究。
不久前，Albertus和他的同事SueBabinec在《自然》雜志上發表了一篇文章，研究鋰金屬電池的研究狀況和未來的挑戰。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
鋰金屬電池，顧名思義，使用鋰金屬作為電池負極部分。鋰離子電池具有在充電和放電時使離子來回穿過電解質的負電極和正電極。石墨通常用于當今鋰離子電池的負極。但通過用鋰金屬取代石墨，電池可以儲存更多的能量。
根據《自然》雜志公布的文章，鋰金屬電極可以使鋰離子電池的比能量提高35％，能量密度提高50％。這可能會讓一個電池可以達到每千克350或400瓦時或每升1000瓦時的比能量。
目前的鋰離子電池組的比能量為每千克約150瓦時，能量密度接近每瓦250瓦時。
美國能源部的目標是為電動汽車電池組尋找儲能選項，每千克為235瓦時或每升500瓦時。
近年來，ARPA-E項目啟動了一項名為IONICS的儲能計劃，為鋰金屬電極等領域的早期研究供應資金補助。使用ARPA-E補助金在鋰金屬電極上工作的實體包括24M公司、IonicMaterials公司、PolyPlus電池公司，以及愛荷華州立大學。
Albertus和Babinec在報告中指出，鋰金屬電極結合試圖用固體材料（而不是液體）制造電池電解質的研究有朝一日會成為鋰離子電池的繼任者。固體電解質可以讓電池不再易燃，操作更安全。
然而，實現電池的技術突破并不容易。自20世紀60年代以來，全球的科學家們一直在研究鋰金屬電極，而大型電池公司、政府實驗室和創業公司的研究正在進行。
雷諾-日產-三菱聯盟日前宣布對IonicMaterials進行戰略投資，希望開發下一代電動汽車電池。固態電池是電動汽車的最終目標，因為它具有高能量密度，并改善散熱性能。豐田和菲斯克等公司也在尋求開發固態電池的更大的潛力。
有一些小型鋰金屬電池在醫療行業有了一些小范圍的應用用，但是還沒有人能夠將電池擴展到可以為汽車供電或為太陽能發電場保存電能并將其實現商業化的程度。
在“自然”雜志刊載的文章中，作者強調了電池研究人員在進行這些類型的項目時應該關注的參數。他們還指出了防止假陽性，消除所謂的“枝晶”，或可能在電池內部生長的晶須狀鋰并導致出現問題的方法。
在Albertus和Babinec的報告中，使用合適的低成本部件，鋰金屬電極電池可以達到每千瓦時100美元的成本。保持低成本（低于當前鋰離子電池的成本）將是推出新電池的關鍵。
Albertus說，與一些被廣泛采用的電池技術不同，比如將硅用于鋰離子電池的陽極，鋰金屬電池的技術成熟可能還有十年的時間。
“有關技術突破，人們是不能按部就班就可以達成的，要經過大量的努力。”Albertus補充說。
