鋰電池發展存在的問題及措施探討

韋佳辰

摘要：根據相關部門的統計，新能源汽車的產量在2017年已達到近80萬輛，是2016年全年產量的1.5倍左右。可以預計，在2018年，動力電池產業的銷售量增長量也會很高。這和我國所處的環境有關系，以中國、日本和韓國為主的東亞是世界鋰離子電池的主要生產國，我國更是在2015年開始成為了世界上最大的鋰離子電池生產國，我國的鋰離子電池產量已占領了世界近一半的市場。在這種種因素的影響下，我國新能源汽車行業正處在一個前所未有的發展期，以新能源汽車為主體的整個生產鏈及市場也正在突飛猛進的發展。本文針對鋰電池發展存在的問題及措施探討開展分析。

關鍵詞：鋰電池;發展;措施研究

中圖分類號：TM912文獻標識碼：A

引言

我們要從各種方面來考慮，盡量避免較大的缺點而將優點集合起來，通過對于安全性、使用壽命、功率大小、成本大小等方面的比對，磷酸鐵鋰電池是未來電動汽車電池發展的趨勢。目前已有一些有遠見的企業，在大力發展鋰電池的時候，就已經開始注重對于鋰電池的維護保養，并繼續研究新型的安全性能更高、使用壽命更長、更環保、更劃算的鋰電池，并提供相關產品的技術支持。企業內部的研究不斷突破，已推出一些非常簡單方便的動力電池維護儀，可以解決新能源汽車的動力電池相關問題，并已經得到了國家專利認證。

1、概述

在公元前后，人們對化學電源有了原始的了解，由于使用方便、性能可靠、便于攜帶，容量、電流和電壓可在相當大的范圍內任意組合等許多優點，受到了人們的重視和青睞。化學電源發展至今已有200多年歷史，在這段時間中，化學電源朝著多元化多功能化發展，直到1990年日本索尼公司研發出了鋰離子電池，成了化學電源上一個重大的里程碑。鋰電池是指電化學體系中（包括金屬鋰、鋰合金和鋰離子、鋰聚合物）的電池。鋰電池大致可以分為兩類：鋰金屬電池和鋰離子電池。鋰金屬電池通常是不可充電的，且內含金屬態的鋰。鋰離子電池不含有金屬態的鋰，并且是可以充電的。由于鋰離子電池性能優越，鋰金屬電池逐漸被淘汰，通常人們喜歡把鋰離子電池叫做鋰電池。鋰離子電池是指以鋰離子嵌入化合物為正極材料電池的總稱。是一種充電電池，它主要依靠鋰離子在正極和負極之間來回移動工作。鋰離子電池正極材料常用鋰離子嵌入化合物（含鋰氧化物或復合氧化物）如鈷酸鋰、鎳酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰等。鋰離子負極材料常用鋰離子插入化合物，主要有鋰-碳層間化合物LixC6、TiS2、WO3、NbS2、V2O5等，其中LixC6應用最為廣泛，通常用石墨結構碳素材料，也可用焦炭素材料。在充電過程中，鋰離子從正極脫嵌經過電解質嵌入負極，負極處于富鋰狀態;而放電過程則是相反。鋰離子電池的電解質溶液有兩種，一種是有機溶劑-無機電解質體系，碳酸丙酯是常用的有機溶劑，常用的無機電解質是LiPF6。另一種則是固體聚合物電解質，如凝膠聚合物和全固態聚合物等。鋰離子電池這樣在正負極之間往返，被形象地稱為搖椅電池。20世紀70年代爆發了兩次世界性的石油危機使人們意識到了能源的重要性，而實驗證明電能是最干凈最便捷的能源。此外，我們知道石油資源是不可再生的，而我國又是資源短缺的大國，這使得我國從使用有污染的石油資源轉向無污染又可再生的化學電池的迫切性又增強。鋰電池憑借比能量大、循環壽命長、安全性能好、無公害、無記憶效應、自放電小、工作溫度范圍高等優點逐漸地取代了電動車的市場成為當今電動車電池的主流。鋰電本身的應用也很廣，從市場統計來看，鋰離子電池在電子產品方面主要是手機、筆記本電腦、數碼相機等便攜式數碼產品;在交通工具上則是電動自行車和電動汽車等電動交通工具;同樣也在國防軍事上、在航天航空方面以及儲能方面的應用。

2、推動鋰電池發展的相關措施

2.1完善供需鏈條，體現產業帶動效應

鋰電池是電動汽車、混合動力電動汽車、大中型電動工具、電子通信、航天、國防等領域的重要供電需求。這些領域內相關產業的發展形成的強大市場需求，必然會帶動鋰電池產業發展。例如，近年來我國新能源汽車保持了逐年遞增的良好發展勢頭，統計顯示2017年我國新能源汽車總量已經達到了78.2萬輛，2018年僅1—3月，新能源汽車產量就達到了15萬輛。不僅市場發展勢頭良好，政府在新能源汽車產業發展方面也給予了大力支持，補貼政策的落實成為拉動新能源汽車生產與消費需求的重要因素。在此條件下，動力鋰電池產業為配合新能源汽車生產也獲得了新的市場空間。同時，國家關于功率型與能量型電動汽車用鋰離子動力蓄電池包和系統測試規程的制定與落實，也為產業對接提供了條件，從而為鋰電池產業的持續發展形成了巨大的帶動效應。

2.2加強技術創新，提高鋰電池生產質量

技術創新和研發是促進鋰電池健康發展的源頭。目前，在市場帶動下，在政府支持下，我國鋰電池行業的資本投入規模已經居于世界領先位置，但是在技術自主研發與創新方面的局限卻成為電池市場質量不高、國際市場占有份額不足的主要原因。因此，相關部門應綜合推進，為技術創新創造良好環境。例如，政府應制定出臺嚴格的知識產權保障機制，保證技術研發成果，調動技術人員參與創新;企業應積極開展與高校、科研機構的合作，打通產、學、研鏈條，實現技術研發與人才培養的良性循環，增強產業創新發展動力;推動產業協同，利用上游產業技術要求推動鋰電池市場的細化，推動動力電池、儲能電池以及消費電池的技術研發。

2.3推動鋰電池科學回收，加強環境保護

目前，鋰電池的回收已經成為政府、行業發展中需要面臨的重要問題。一方面政府應出臺嚴格的環境保護措施，利用環保法律法規推動鋰電池回收工作的順利開展，嚴格控制環境污染問題;另一方面，企業應從長遠發展出發，建立運營公司，將鋰電池運營與回收利用融為一體，回收廢棄電池中的金屬能源，打造綠色、環保的運行模式，實現鋰電池產業的可持續發展。

3、未來鋰電池的發展趨勢

詳細地介紹了固態鋰電池相關技術和現有的研究成果，其中還敘述了固態鋰電池的結構、原理和功能，也展望了固態鋰電池未來的發展。大力發展固態鋰電池是因為現有的鋰離子電池的安全性較低。目前的電化學儲能鋰離子電池，例如鉛酸電池、液流電池等，通常都是采用液態的電解質，容易泄漏或被腐蝕，而且使用壽命較短。薄膜型全固態鋰電池、大容量無機全固態鋰電池是一種采用固態的非可燃性電解質電池。這種固態鋰電池是通過鋰離子和電子的電荷交換來實現電能和化學能相互轉換的高安全性鋰離子充電電池。筆者詳細比較這幾種電池的功能、成分和原理，特別對比了電池密度和功率大小的區別，這是對儲能電池選擇的重要因素。這對于打破水電、風電等新能源發電方法的發展瓶頸有重要作用。此類新能源發電由于受到地域、天氣等自然因素影響，無法進行安全穩定的發電。隨著儲能技術的發展，正在逐漸解決不穩定性這一阻礙新能源發電繼續發展的障礙。

結束語

從上個世紀九十年代開始，既可以充電又可以放電的充電電池因為正負極材料與電解質的改革開始發展并逐漸普及。鋰電池擁有質量很輕，比容量高，工作電壓高等優勢，在未來很有可能成為電動汽車的環保動力能源。盡管如此，科研人員還在繼續著鋰電池的研究，為了進一步改善人類社會而努力。

參考文獻

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