電動汽車正成為普通家庭購車的選項之一，而續(xù)航問題是其擴大市場的一大短板。近期，德國汽車品牌保時捷公布了一項研究成果：功率高達450千瓦的超級充電樁，充電3分鐘可續(xù)航100公里，15分鐘即可充電80%。特斯拉也發(fā)布了新一代超級充電樁，充電時間可縮短一半。這種超級充電樁技術能否幫助電動汽車克服短板呢？

的確，超充技術將有助于電動汽車的長途出行，但尚不能徹底解決續(xù)航短、充電不便的問題。

與體積小巧的慢速充電樁相比，超級充電樁對供電線路要求高、占地面積大，無法安裝在普通車位上。考慮到建設與運營成本，超級充電樁多見于城市郊區(qū)、高速路沿途。相關研究結果顯示，普通消費者用車場景90%以上為市內短途出行，長途出行不到10%。因此，為住宅區(qū)、辦公區(qū)與商業(yè)區(qū)的車位普及慢速充電樁，比建設超級充電樁更加務實。

此外，超充技術的實現(xiàn)，不僅需要建設強大的充電樁，也對鋰電池性能提出了更高要求。在高達數(shù)百千瓦的充電功率下，電池可能出現(xiàn)壽命衰減問題，甚至安全風險。因此，為了與當前鋰電池性能匹配，實際應用的充電樁功率要比預期低很多。目前，充電基礎設施的建設目標是“夜間慢充為主，日間快充為輔”。超級快充的普及尚需時日。

如果說基礎設施決定了補充續(xù)航里程的便利性，那么鋰電池本身則直接影響續(xù)航里程的長短。對傳統(tǒng)燃油車來說，想要實現(xiàn)續(xù)航里程增加一倍，只需將油箱相應擴大一倍，基本不會增加整車成本。這一招對電動汽車不管用。一方面，電池價格不菲，增加電池會顯著增加購車成本；另一方面，電池的能量密度很低，增加電池容量會顯著增加車重，從而降低續(xù)航里程。

隨著技術提高和生產規(guī)模擴大，鋰電池成本會逐步降低，而能量密度就成了主要難題。目前電動汽車的鋰離子電池主要分為磷酸鐵鋰與三元鋰兩種。前者能量密度較低，主攻低成本與高安全性，應用在空間較為寬松的大客車上；后者能量密度較高，主攻高能量密度，應用在布局緊湊的轎車與SUV上。所謂三元鋰，一般是指電池的正極由鎳鈷錳三種元素組成，調節(jié)三種元素的比例可以實現(xiàn)更高的能量密度。研究發(fā)現(xiàn)，能量密度越高的元素配比，穩(wěn)定性、安全性一般也越差，這使得三元鋰電池的技術前路困難重重。

新能源的發(fā)展不是一帆風順的。多年來，風能、太陽能等產業(yè)發(fā)展歷經起伏。其中的技術瓶頸、產業(yè)化掣肘等問題，仍有賴于人們共同努力去解決。電動汽車的發(fā)展也面臨類似挑戰(zhàn)。目前，世界各國的研發(fā)機構一方面盡可能研究鋰離子電池的極限，另一方面開始探索下一代鋰電池，例如鋰空氣電池、鋰硫電池等。其中，固態(tài)鋰電池被寄予厚望。不過，下一代鋰電池的量產樂觀估計仍需5—10年。在這種情況下，汽車行業(yè)開始重視氫燃料電池技術。雖然這一技術的完善可能需要更大的投入，但可以避開鋰電池的能量密度限制，為解決電動汽車的電池難題提供了新思路。

美國能源部啟動鋰離子電池回收獎項目

2月18日是美國的全國電池日，許多美國人會在這一天換掉家里的舊電池，送到回收中心。而為慶祝這一非官方節(jié)日，美國能源部日前宣布，正式啟動阿貢國家實驗室電池回收研發(fā)中心建設，同時啟動鋰離子電池回收獎項目，以推動鋰基電池中關鍵材料的回收。

自上世紀90年代初開始商用化以來，鋰離子電池的使用越來越廣泛。如今，從筆記本電腦、移動電話到電動汽車、儲能設備，鋰離子電池幾乎無處不在。隨之而來的，則是廢棄鋰離子電池數(shù)量以驚人的速度增加。有研究預測，到2030年，全球報廢的鋰離子電池將達到1100萬噸以上。而目前，美國廢舊鋰離子電池的回收率卻不足5%。這一問題若不能得到有效解決，無論是對民眾身體健康，還是對自然生態(tài)環(huán)境，都將造成不良影響。

此次，美能源部在阿貢國家實驗室設立電池回收研發(fā)中心，意在開發(fā)具有成本效益優(yōu)勢的回收工藝，以盡可能多地從廢舊鋰離子電池中回收鋰、鈷等有價值材料。而啟動鋰離子電池回收獎項，旨在鼓勵美國企業(yè)就廢舊鋰離子電池的收集、儲存、運輸以至最終的回收利用尋找創(chuàng)新的解決方案。能源部將為該獎項提供總計550萬美元的獎勵資金。

能源部希望，通過研發(fā)中心和回收獎兩個項目，推動新技術開發(fā)，最終達到能從廢舊電池中回收90%關鍵材料的目標，以減少美國在鋰、鈷等關鍵電池材料方面對外國的依賴。

鋰電池簡介：

鋰電池是一類由鋰金屬或鋰合金為負極材料、使用非水電解質溶液的電池。1912年鋰金屬電池最早由GilbertN.Lewis提出并研究。20世紀70年代時，M.S.Whittingham提出并開始研究鋰離子電池。由于鋰金屬的化學特性非?；顫姡沟娩嚱饘俚募庸?、保存、使用，對環(huán)境要求非常高。所以，鋰電池長期沒有得到應用。隨著科學技術的發(fā)展，現(xiàn)在鋰電池已經成為了主流。

鋰電池大致可分為兩類：鋰金屬電池和鋰離子電池。鋰離子電池不含有金屬態(tài)的鋰，并且是可以充電的。可充電電池的第五代產品鋰金屬電池在1996年誕生，其安全性、比容量、自放電率和性能價格比均優(yōu)于鋰離子電池。由于其自身的高技術要求限制，現(xiàn)在只有少數(shù)幾個國家的公司在生產這種鋰金屬電池。

2018年10月，南開大學梁嘉杰、陳永勝教授課題組與江蘇師范大學賴超課題組合作成功制備了石墨烯三維多孔載體，可實現(xiàn)電池超高速充電，有望大幅延長鋰電池“壽命”

發(fā)展歷史

自從2007年蘋果公司發(fā)布智能手機，隨后又推出平板電腦以來，全球便進入了智能化時代，對智能手機和平板電腦的強烈需求快速推動了數(shù)碼鋰電池的銷量，其中以手機鋰電池銷量最大。

據《2013-2017年中國鋰電池行業(yè)產銷需求與投資預測分析報告》數(shù)據統(tǒng)計，2012年我國新能源汽車、電網儲能、特種車、通信基站等領域的成品鋰電池組市場規(guī)模為35億元，比2011年的26億元增長34.6%。其中新能源汽車的應用占比為57%。

2012年數(shù)碼鋰電池行業(yè)產品結構的快速調整，一方面使軟包鋰電池、圓柱鋰電池的銷量快速增加，并保持30%以上的增速，另一方面又使鋁殼方形鋰電池的市場規(guī)模迅速萎縮。整個數(shù)碼鋰電池行業(yè)正在經歷深刻的變化，對投資者而言，能否在變革中把握市場趨勢的變化決定了公司未來命運。

應用

隨著二十世紀微電子技術的發(fā)展，小型化的設備日益增多，對電源提出了很高的要求。鋰電池隨之進入了大規(guī)模的實用階段[4]。

最早得以應用的是鋰亞原電池，用于心臟起搏器中。由于鋰亞電池的自放電率極低，放電電壓十分平緩。使得起搏器植入人體長期使用成為可能。

鋰錳電池一般有高于3.0伏的標稱電壓，更適合作集成電路電源，廣泛用于計算機、計算器、手表中。

鋰離子電池大量應用在手機、筆記本電腦、電動工具、電動車、路燈備用電源、航燈、家用小電器上，可以說是最大的應用群體。