目前的動力電池大部分都選用鋰電池,，但鋰電池發(fā)展至今，其能量密度已經(jīng)接近理論物理極限,，尋求新技術(shù)以實現(xiàn)鋰電池質(zhì)變已是迫在眉睫,。可以預(yù)見的是,，誰將鋰電池質(zhì)變技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn),，誰就能飲得新能源汽車市場的頭啖湯。

　　在化石能源逐漸匱乏的大環(huán)境下,，新能源汽車取代傳統(tǒng)燃油車的趨勢已是勢不可擋,。而事實上，盡管近年來電動汽車飛速發(fā)展,，銷量成倍增加,，但相較于傳統(tǒng)車依然顯得不夠份量。

　　電動汽車尚限于續(xù)航和安全而不能普及市場,，很大程度上源于其心臟——動力電池不夠強大,。

　　目前的動力電池大部分都選用鋰電池，但鋰電池發(fā)展至今,，其能量密度已經(jīng)接近理論物理極限,，尋求新技術(shù)以實現(xiàn)鋰電池質(zhì)變已是迫在眉睫?？梢灶A(yù)見的是,，誰將鋰電池質(zhì)變技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)，誰就能飲得新能源汽車市場的頭啖湯,。

　　在新技術(shù)的革新上,，國內(nèi)外企業(yè)一直在進行持續(xù)的投入：東旭光電等主推石墨烯電池、銀隆和微宏動力推崇鈦酸鋰電池,、美國等諸多研究機構(gòu)另辟思路尋找固態(tài)電池,、鋅電池路徑……技術(shù)的進步永無止境,，不能以片刻的得失論成敗。無論哪種電池都將由于其不同特性,，尋找到其適合的應(yīng)用領(lǐng)域,。

　　為此高工鋰電梳理了今年以來國外前沿電池技術(shù)進展情況，所謂他山之石可以攻玉,，希望能夠?qū)鴥?nèi)的電池發(fā)展有所裨益,。

　　1、StoreDot公司設(shè)計5分鐘提供300英里續(xù)航能力電池

　　BBC報道稱,，以色列StoreDot公司CEO表示,，公司2015年展示的5分鐘充滿手機電池的技術(shù)已做好商用準備，并將于2018年正式推向市場,，目前已經(jīng)有手機廠商接納并采用,。需要注意的是該項快充技術(shù)還飽有爭議，充電速度過快對電池性能可能造成影響,。

　　實際上,，StoreDot公司方面稱，公司還設(shè)計了一款電動汽車電池,，在自家快充技術(shù)加持下,，可以做到5分鐘內(nèi)能為電動汽車提供300英里的續(xù)航能力。

　　2,、德國工研院研發(fā)充電一次續(xù)航1000公里新電池

　　德國工研院移動能源存儲系統(tǒng)項目經(jīng)理沃爾特與一個團隊攜手合作,，正在研究一種新電池，稱可以讓電動汽車充電一次續(xù)航620英里（1000公里）,。

　　為了達到這一目標,，研究人員通過剔除封裝單個電池外殼，用薄片式設(shè)計取代圓柱形設(shè)計,。金屬片上涂有能源存儲材料,，由粉末陶瓷和聚合物粘合劑制造而成。金屬片的一側(cè)是正級,，另一側(cè)是負極。然后將雙極性電極一個一個堆疊,，電極之間用薄薄的電解液分開,，并在內(nèi)部配置防止電荷短路材料。最終,，科學(xué)家將疊起來的薄片封裝為大約為10平方英尺（1平方米）的電池,，并與汽車電力系統(tǒng)連接。

　　研究人員表示,，該方法能夠在相同的空間內(nèi)安放更多電極,，從而存儲更多的電能,。該新型電池系統(tǒng)預(yù)計在2020年之前進入實際測試階段。

　　3,、世界首款硅負極電池完成認證

　　擁有先進鋰離子電池技術(shù)的開發(fā)商Enevate公司,，宣布已開發(fā)出世界上第一款硅主導(dǎo)的鋰離子電池，應(yīng)用于智能手機和其他消費類,，并且已經(jīng)通過了全球安全和質(zhì)量認證(包括UN 38.3,，UL 1642，UL 2054,，CTIA / IEEE 1725,，IEC 62133和IEC 61950)。

　　該技術(shù),，與僅包含少量硅添加劑,、以石墨為主材的陽極不同，它是以硅為主材的陽極作為專有的活性物質(zhì)薄膜,，硅含量高達70%以上,，提供了傳統(tǒng)鋰離子電池陽極能量密度的4倍以上。

　　高達4C速率的充電功能,，意味著在15分鐘內(nèi)可充電至90%,，而不會不會對能量密度造成影響。同時在智能手機等移動設(shè)備中增加35%至50%的續(xù)航時間,。

　　此外,，與傳統(tǒng)的鋰離子電池相比，該技術(shù)還提供了出色的低溫性能,，同時避免了析鋰的問題,，因此具有內(nèi)在安全性優(yōu)勢(高于傳統(tǒng)鋰離子電池40%的防過充能力)。

　　4,、美國致力研制高性能新型固態(tài)電池

　　美國國家航空航天局(NASA)透露,，其正在與邁阿密大學(xué)合作，研制新型固態(tài)電池,。該電池所占空間僅為現(xiàn)有電池的三分之一,，可用在“立方體衛(wèi)星(CubeSats)”等微型衛(wèi)星上，同時還具備防撞,、防潮,、防燃等性能。研究團隊希望該技術(shù)能成為一種安全有效的儲能方法,，并且在多個領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)應(yīng)用,。

　　5、特斯拉實現(xiàn)電池衰減控制在5%以內(nèi)

　　特斯拉首席電池科學(xué)家Kurt Kelty和技術(shù)研發(fā)伙伴加拿大Dalhousie大學(xué)的Jeff Dahn在最新的技術(shù)演講中表示,，研究小組已經(jīng)在電池性能領(lǐng)域取得重大突破,，能夠讓車輛在行駛48萬公里后,，電池的衰減控制在5%以內(nèi)。

　　Jeff Dahn介紹稱,，提高NMC三元鋰電池中的某種化學(xué)成分,，可以限制高壓下電池運行時產(chǎn)生的有害氣體，經(jīng)過改進后的電池單體能夠在超過1200次循環(huán)后依然有著優(yōu)秀的性能表現(xiàn),。這意味著以每年行駛2萬公里計算,，車主在連續(xù)駕駛24年后電池容量仍然可以達到出廠容量的95%。

　　目前,，這項技術(shù)已經(jīng)在特斯拉即將推出的新車當中使用,，預(yù)計會是定于今年7月推出的Model 3轎車。

　　6,、美國海軍與恩吉克電池公司聯(lián)合開發(fā)新一代「3D鋅正極電池」

　　美國海軍與恩吉克電池公司聯(lián)合開發(fā)新一代「3D鋅正極電池」,，以用于所有電能產(chǎn)品供電，包括電動汽車,、混合動力車,、飛機、船只等,。美國海軍表示將在車輛上應(yīng)用測試該種電池,，美國能源部高級研究計劃署希望這種電池技術(shù)可以成為未來儲能設(shè)備。

　　有別于傳統(tǒng)的鋅電極制備方法,，研究方不是直接將鋅的粉末壓成片,，而是通過乳液方法將其制成多孔的海綿狀結(jié)構(gòu)。隨后他們構(gòu)建了以這種新型結(jié)構(gòu)為陽極,，堿式氧化鎳為陰極的電池,。

　　測試表明，這種電池在使用過程中,，鋅的氧化和還原過程都更為均勻,，因此電池歷經(jīng)多次充放電循環(huán)仍可保持較好的性能。研究人員希望這種新型電池有朝一日能夠取代鋰離子電池,，從而讓電子產(chǎn)品更加安全,。

　　7、石墨烯技術(shù)搭載于Fisker公司電動汽車

　　Fisker 公司發(fā)布了Emotion電動汽車的最新預(yù)告圖,。Fisker方面稱稱新車使用石墨烯電池技術(shù),，能夠延長續(xù)航里程、電池壽命,，同時加快充電時間，續(xù)航里程可達400英里(644公里),，將于8月17日亮相,。

　　8,、NRL開發(fā)可充電鋅電池成本比鋰電池系統(tǒng)少30%-50%

　　美國海軍研究實驗室（NRL）化學(xué)部的研究人員近日開發(fā)出了一種更安全的鋰離子電池替代品——可充電鋅電池。據(jù)稱,，鋰離子電池因其易燃特性,，在海軍艦艇和其他軍事平臺上已被禁用。

　　加州圣安塞爾莫的電池技術(shù)公司EnZinc的CEO米切爾˙布魯斯表示,，該公司科研人員正在測試和推廣這項技術(shù),，預(yù)期能夠比鋰電池系統(tǒng)便宜30%-50%。

　　長期以來,，限制鋅電池充電的主要原因為僅僅幾輪充電后,，鋅電池內(nèi)部的兩電極之間會產(chǎn)生導(dǎo)電細絲，最終發(fā)生兩極短路,。對此科研團隊找到了一種抑制電池內(nèi)部導(dǎo)電細絲產(chǎn)生的方法：將鋅陽極做成多孔海綿狀結(jié)構(gòu),。充放電期間，電流在鋅陽極上的分布更均勻,，因此導(dǎo)電細絲難以產(chǎn)生,。

　　實驗表明，陰極由鎳制成的鋅電池可以承受5萬次充放電,，壽命與混合動力車的鉛酸電池相仿,，但鋅電池的單位體積儲能和單位質(zhì)量儲能都高于鉛酸電池。

　　美國海軍實驗室成果轉(zhuǎn)化辦公室的斯蒂文˙馬庫斯（Steven Marquis）表示,，EnZinc公司已經(jīng)獲得了鋅-鎳電池在輪式電動汽車領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化授權(quán),。其他應(yīng)用領(lǐng)域和其他陰極材料的授權(quán)仍在開放中，海軍實驗室的研究人員仍然在探索其他的陰極材料,。

　　9,、NEC公司研發(fā)石墨烯海綿添加劑提升鋰電池性能

　　日本NEC公司的研究員錢成開發(fā)了一種多孔石墨烯海綿添加劑，也稱為Magic G,，可用于鋰離子電池的陽極和陰極,，以提高其速率和功率性能。

　　Magic G通過一系列方法生產(chǎn),，最初研究人員通過改進的悍馬法氧化石墨,，以生產(chǎn)氧化石墨。此后進一步進行熱沖擊和空氣氧化處理,，其形成了預(yù)制Magic G（前MG）的材料,。然后在1000℃下熱處理前體來實現(xiàn)魔術(shù)G。

　　前兆和最終的Magic G產(chǎn)品均通過許多市售機器和方法進行了表征,，包括場發(fā)射掃描電子顯微鏡（FE-SEM）（日立SU8000）,，透射電子顯微鏡（TEM）（Hitachi H-90000UHR），原子力學(xué)顯微鏡（AFM）（Bruker Nano Scope V Dimension Icon）,，傅里葉變換紅外（FT-IR）（Varian 7000FT-IR）,，拉曼光譜（NRS-7000）,，氣體吸附（BELSORP18PLUSUS-HT）和溫度程序解吸質(zhì)量光譜法（TPD-MS）（Shimadzu GC / MS-QP2010 Plus）。

　　與其他非魔術(shù)G鋰離子電池相比,，向陽極添加0.5％（重量）添加量可使充電容量保持率在6次循環(huán)時從56％提高到77％,，10次循環(huán)時的充電容量保持率從7％提高到45％。在陰極中,，加入相同量的Magic G,，并且在6次循環(huán)中，放電容量率從43％增加到76％,，并且在10個循環(huán)中從16％增加到40％,。

　　除了更顯著的改進之外，添加Magic G的電極電子傳導(dǎo)性也增加了,，電解質(zhì)的吸附,，并降低了活性材料的電荷轉(zhuǎn)移電阻。

　　10,、寶馬全固態(tài)鋰離子電池計劃于2026年實現(xiàn)量產(chǎn)

　　寶馬正在研發(fā)一款更為先進的鋰離子電池,，這款電池將用固態(tài)電解質(zhì)代替現(xiàn)有的電解液，更輕,、更安全,、密度更高，計劃于2026年實現(xiàn)量產(chǎn),。

　　作為一種優(yōu)缺點分明的新型鋰離子電池,，全固態(tài)鋰離子電池高安全性、高能量密度,、可以承受更高的電壓等是當前鋰電池業(yè)界追求的目標,，但也存在制造技術(shù)復(fù)雜，成本較高等明顯缺點,。

　　11,、伊頓將推出1500VA鋰電池UPS

　　國際知名UPS廠商伊頓宣布，公司將推出1500VA鋰電池UPS系列產(chǎn)品,，全新伊頓1500VA鋰電池UPS的電池壽命將是標準UPS的兩倍,，在產(chǎn)品的整個使用壽命周期內(nèi)，有遠程辦公或分公司需求的客戶可以極大地節(jié)省因更換電池所產(chǎn)生的大筆費用,。目前該產(chǎn)品已經(jīng)取得所需的全部認證,，計劃于今年第三季度開始發(fā)貨。

　　鋰電池在超大型云環(huán)境中的一個優(yōu)勢是：高低溫適應(yīng)性強,，不會像鉛酸電池那樣對高溫加熱環(huán)境敏感,。早在三年前，伊頓便開始研發(fā)1500VA鋰電池UPS系列，并著力于獲得相關(guān)認證和專業(yè)知識以解決鋰電池的風(fēng)險性問題,。目前,，伊頓已經(jīng)取得了處理這些電池所需的全部認證,。

　　12,、美國研發(fā)新型冷凍方法延長鋰電池壽命

　　美國研究人員開發(fā)了一種新型冷凍方法，可以延長鋰電池的壽命,，提高安全性,，電池還能夠彎曲。此項技術(shù)有可能應(yīng)用于智能手機和平板電腦,，使它們變得更加靈活,。

　　哥倫比亞大學(xué)傅氏基金工程和應(yīng)用科學(xué)學(xué)院的研究人員用固體電解質(zhì)取代液態(tài)電解質(zhì)，使用冰模板來制造陶瓷固體電解質(zhì)的垂直對齊的柱結(jié)構(gòu),。陶瓷固體電解質(zhì)擁有更高的安全性和導(dǎo)電性,。

　　研究人員表示，這是首次采用冰模板法將不易燃無毒的柔性固體電解質(zhì)用于鋰電池中,。未來采用該電池的智能手機或平板電腦可以做到彎曲,。

　　13、美國馬里蘭大學(xué)改造木頭結(jié)構(gòu)制作鋰電池負極

　　美國馬里蘭大學(xué)稱,，該校工程師通過改造木頭結(jié)構(gòu),，用來制作成鋰電池的負極結(jié)構(gòu)，以增強電池的安全和使用性能,。

　　馬里蘭大學(xué)的科學(xué)家提出,，放棄使用金屬塊儲存鋰離子的傳統(tǒng)做法，轉(zhuǎn)而使用木材中運輸水與養(yǎng)分的天然管道來容納鋰離子,。由于結(jié)構(gòu)固定,，無論離子數(shù)量如何變化，木材都不會坍塌或受到損壞,。

　　為了在充電時,，保證高電流密度不會使鋰離子堵塞在“居所”門外，科學(xué)家增加了木材內(nèi)部的通道入口,。這種改造使得每個入口的離子數(shù)量都不多,，局部電流密度很小，電池不會產(chǎn)生發(fā)熱發(fā)燙現(xiàn)象,，也就避免了爆炸,。此外，由于木材的內(nèi)部結(jié)構(gòu)更大,，同樣體積條件下,，能夠比金屬塊容納更多電量。

　　14、日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所開發(fā)出全固態(tài)鋰二次電池

　　日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所先進鍍膜技術(shù)研究中心對外宣稱,，其研究人員在材料中采用氧化物單結(jié)晶,，開發(fā)出電池內(nèi)部不易產(chǎn)生短路的全固態(tài)鋰二次電池。

　　以往的產(chǎn)品每1平方厘米通過0.6毫米—0.8毫安的電流就會出現(xiàn)短路,，新產(chǎn)品則在每1平方厘米通過10毫安的電流也不會產(chǎn)生短路,，未來有望用作醫(yī)療機械電池等。

　　據(jù)稱,，研究小組將氧化物固體電解質(zhì)材料“石榴石型氧化物”合成為具有過去10倍左右的鋰離子導(dǎo)電率的單結(jié)晶,，阻止了引起短路現(xiàn)象“樹枝狀結(jié)晶”的發(fā)生，并將微粒子和氣體混合噴射到基板,，接合電極與電解質(zhì),。