电池技术突破得讲锂

　　来源：中国质量报
　　□ 胡立彪
　　最近，有两个动力电池方面的消息引起业内关注。
　　一个是宁德时代发布其第三代CTP（Cell To Pack）技术，宣称名为＂麒麟电池＂的新产品将于2023年量产。有报道称，这款电池＂系统集成度创全球新高＂，也有人认为它是＂新能源汽车的终极解决方案＂。
　　另一个是日本企业Eamex宣称开发出一款高容量的电容器，如果用于纯电动汽车可大大缩短充电时间，＂最快1分钟即可完成充电＂。
　　CTP技术最大的吸睛点，是具有高超的能效比。宁德时代官方资料显示，跟以往全部用电池包的汽车技术不同，这款电池采用底盘封装、一体化车架等技术，最大限度地利用空间，提升了电池密度，进而＂产生超乎寻常的能效比＂。体现在数据上，这款电池体积利用率达72%，能量密度达255Wh/kg，实现整车续航1000公里，并可支持5分钟快速热启动及10分钟完成80%电量快充。
　　对于宁德时代这项新技术，有不少人表示赞赏和支持，如理想汽车创始人李想直言期待新电池出现，在微博上发表＂明年见＂的评论。但也有人泼冷水，认为宁德时代的CTP技术并非什么创新技术，特斯拉、比亚迪等车企早就在这方面进行了先行研发和实践。而且，与先行者一样，宁德时代的CTP技术同样面临一些无法从根本上解决的缺陷问题。比如，电池与底盘、车架等一体化设计虽可提升空间利用率，但这样做的代价是电池不可拆换，同时也意味着维修成本高昂。更有人指出，这项所谓新技术只是做了电池包物理层面的革新，通过把电池放入车架增加电池数量以实现更长续航，而电池还是原来的液态电池，没有触及半固态化或固态化电池那种化学层面。
　　在一些业内人士看来，实现电池化学层面的变革，在未来几年内希望不大。锂离子电池从1991年首次商业化到现在已经走过31年历程，其间各行业领域技术发展突飞猛进，但电池方面的技术突破却少之又少。之所以如此，是因为从原理上讲，无论是锂电池还是镍氢电池，都是利用化学反应实现电能和化学能之间的相互转化。在电池体积一定的前提下，化学反应过程中的能量转化存在极限，而目前人类的电池技术已经快接近电池的储能极限。多年来的电池技术改进，其实都是在电极材料上做文章，比如当下常听到的石墨烯电池，实质上仍是锂电池，使用石墨烯材料的确可以提升充电速度和充放电效率，但对电池能量密度的改善效果有限。
　　受＂极限论＂影响，近些年电池研究开始向固态电池转向。固态锂电池技术采用锂、钠制成的玻璃态化合物（主要有有机材料和无机陶瓷材料两个体系）为传导物质，取代以往锂电池的电解液，大大提升锂电池的能量密度。业界普遍认为，全固态电池技术是电池小型化、薄膜化的必经之路。不过，目前虽然已有许多科研机构和企业在固态电池领域发力，但成果了了，可商业化的成熟技术尚未出现。
　　在这一背景下，Eamex宣布开发出高容量电容器，就会让人眼前一亮——这或许是一个新方向。该公司称，电容器的工作原理与基于化学反应的传统电池不同，它是将电子吸附在电极表面来储存电，具有充放电快速、不容易劣化的优点。此次开发的电容器将锂离子电池的正极更换成具有特殊导电性的高分子化合物聚苯胺，试制品1到3分钟即可完成充电，可反复充放电3万次以上。此外，由于材料不使用稀有金属镍和钴，也可以轻松实现用于控制安全的电路，其制造成本降低一半。
　　当然，也有人对这款高容量电容器提出质疑：充电速度快、充放电次数多的确是其优势，但基于库仑定律，电容器有一个天然短板——储能密度低，即使使用极高强度的材料，也难以提升电容器的储能密度。简单说，就是电容器容量越大体积越大。这样一来，这条路似乎又回到了锂电池的＂绝径＂上。
　　有人说，材料科学是一种＂上帝的科学＂，它是可遇不可求的。想要在电池技术上实现突破，只能不断地寻找新材料，不断地进行实验。不要期待短时间内有多么大的突破，也不要轻易相信那些号称＂突破＂的说法。但这并不是要人悲观，而是教人沉静下来做事，只要踏踏实实、一步一个脚印地搞研发，总能找到方向，取得进步。