全球新能源汽車(純電和插混)銷售量，2023年為1465萬輛，2024年1823萬輛。中國新能源汽車發(fā)展，邁入全球化的高質(zhì)量發(fā)展新階段，2023年新能源汽車?yán)塾?jì)銷量950萬輛，全球占比達(dá)到64.8，2024年累計(jì)銷量達(dá)到1286萬輛，全球占比70.5%。

　　2024年全球鋰電池產(chǎn)量達(dá)到1545GWh，到2025年全球主要鋰電池廠商規(guī)劃產(chǎn)能達(dá)到4335GWh，在全球動(dòng)力電池裝機(jī)量排名前十的企業(yè)中，中國企業(yè)6席。

　　工信部發(fā)布我國鋰電池電池產(chǎn)量2023年940GWh，2024年1170 GWh，鋰電產(chǎn)值超過4萬億元，其中動(dòng)力型 儲(chǔ)能型 消費(fèi)型鋰電池產(chǎn)量分別占比826 260 84 GWh。

　　我國動(dòng)力電池產(chǎn)量全球占比70%，引領(lǐng)全球，電芯制造與電池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)優(yōu)勢(shì)明顯，但原創(chuàng)技術(shù)偏少，未來的機(jī)遇和挑戰(zhàn)在于突破能量密度和電池安全。

　　鋰離子電池受制于脫嵌反應(yīng)機(jī)制和材料體系，其能量密度公里密度循環(huán)壽命安全等性能相互制約，難以兼顧，如何實(shí)現(xiàn)電池高能量密度與高安全迫在眉睫。

　　電池高比能高安全及提升策略：

　　● 高比能電池正極材料(高容量，高電壓)解耦設(shè)計(jì)，協(xié)同提升：Mg參雜鈷酸鋰占據(jù)Li層，作為支柱穩(wěn)定4.6V電壓下的循環(huán)。

　　● 高比容量金屬鋰負(fù)級(jí)，金屬鋰是圣杯級(jí)高比能負(fù)極，在空氣中很難穩(wěn)定保存，要在實(shí)際應(yīng)用，需解決金屬鋰的穩(wěn)定性，提高電池的安全性。

　　多種薄鋰負(fù)極制備策略，鋰銀合金厚度低至1微米的大面積鋰箔。直接刮涂法，將熔鋰澆鑄到碳納米管薄膜上，從而獲得超薄的Li-CNT膜。

　　需要注意一點(diǎn)，金屬鋰負(fù)級(jí)穩(wěn)定性差，固態(tài)電解質(zhì)界面電阻大，行業(yè)內(nèi)提出了“鋰合金化”“界面親潤”新策略，構(gòu)筑了系列穩(wěn)定的金屬鋰負(fù)級(jí)，優(yōu)化固態(tài)界面結(jié)構(gòu)。

　　這種看法，將鋰金屬作為金屬看待，認(rèn)為金屬必然存在疲勞效應(yīng)。疲勞與鋰電池失效的關(guān)聯(lián)分為三種模式:

　　◎ 缺陷疲勞主導(dǎo)的失效，鋰金屬與固態(tài)電解質(zhì)接觸不良時(shí)，初始缺陷會(huì)增加局部電流密度和應(yīng)力集中，加速界面退化。

　　◎ 動(dòng)力學(xué)疲勞主導(dǎo)的失效，在高電流密度下鋰離子擴(kuò)散速度有限，導(dǎo)致鋰剝離過程中產(chǎn)生微孔并擴(kuò)展，導(dǎo)致界面退化。

　　◎ 循環(huán)應(yīng)力疲勞主導(dǎo)的失效，即使在低電流密度下，循環(huán)應(yīng)力仍會(huì)導(dǎo)致金屬鋰疲勞最終引發(fā)界面退化。

　　● 微乳電解液實(shí)現(xiàn)金屬鋰電池“三高”

　　難點(diǎn)在于界面結(jié)構(gòu)難穩(wěn)定，材料退化難控制。同步調(diào)控正極界面CEI和負(fù)極界面SEI 。挑戰(zhàn)正負(fù)極材料與電解液界面不穩(wěn)定，易發(fā)生副反應(yīng)。

　　◎ 策略：解耦CEI和SEI ，設(shè)計(jì)非均相微乳電解液，實(shí)現(xiàn)同步調(diào)控。通過溶解度篩選構(gòu)筑微乳電解液，氟化溶劑形成不可溶核殼結(jié)構(gòu)的微乳液。

　　◎ 高穩(wěn)定：同時(shí)形成富含LiF的CEI和SEI層，大幅提升界面動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性。

　　◎ 高安全：含F(xiàn)電解液具有阻燃特性，循環(huán)過程未觀察到氣體產(chǎn)生，針刺無壓降，不起火，呈現(xiàn)優(yōu)異的安全性能。

　　● 高比能無負(fù)極金屬鋰電池

　　行業(yè)內(nèi)發(fā)明一種P區(qū)金屬添加劑，原位構(gòu)筑人工SEI膜，提升界面穩(wěn)定性和鋰離子快速輸送能力，獲得更高的循環(huán)和100%庫倫效率。

　　● 補(bǔ)鋰技術(shù)助力實(shí)現(xiàn)電池高比能

　　行業(yè)內(nèi)發(fā)現(xiàn)鋰箔預(yù)鋰損傷機(jī)制，粉化和死鋰導(dǎo)致鋰?yán)寐实?。電子轉(zhuǎn)移路徑的阻斷，導(dǎo)致鋰殘留和低鋰?yán)寐?，容量加速衰減。

　　● 自愈合界面調(diào)控實(shí)現(xiàn)高比能高安全

　　挑戰(zhàn)聚合物電解質(zhì)離子電導(dǎo)率低，固固界面阻抗大，影響界面鋰離子輸運(yùn)，利用聚醚氨脂電解質(zhì)中的二硫鍵和氫鍵自愈合，實(shí)現(xiàn)固態(tài)鋰金屬電池多界面自修復(fù)，提升界面相容性。

　　● 萘穿刺的聚合物復(fù)合集流體

　　◎ 挑戰(zhàn):內(nèi)短路是導(dǎo)致電池起火爆炸的主要原因之一。

　　◎ 解決方案：提出第二可變形隔膜，抑制內(nèi)短路的新思路，構(gòu)筑金屬聚合物的復(fù)合集流體。

　　● 熱關(guān)斷智能電解液

　　100攝氏度以上電解液分解成離子阻隔型SEI和CEI，關(guān)斷離子輸運(yùn)。

　　小結(jié)

　　面向國家對(duì)新能源汽車和規(guī)模儲(chǔ)能的重大需求，發(fā)展高比能高安全動(dòng)力電池與儲(chǔ)能電池關(guān)鍵材料與技術(shù)，研究開發(fā)新型電池體系。

　　● 基礎(chǔ)研究：新機(jī)制：工業(yè)條件下電化學(xué)體系反應(yīng)機(jī)制的新認(rèn)知，如鋰疲勞、電解液。

　　● 新材料：復(fù)合集流體、熱關(guān)斷智能電解液、鋰合金負(fù)極;新策略：解耦精準(zhǔn)設(shè)計(jì)，協(xié)同提升性能。

　　● 技術(shù)攻關(guān)：

　　◎ 高比能電池關(guān)鍵材料：電池固態(tài)化，界面兼容及自愈合。

　　◎ 電池超級(jí)快充技術(shù):雜原子參雜石墨負(fù)極。

　　◎ 原位無損檢測(cè)技術(shù)：超聲成像分析、光纖監(jiān)測(cè)。

　　● 重點(diǎn)突破：

　　◎ 復(fù)合電極材料：實(shí)現(xiàn)電池優(yōu)異的綜合性能。

　　◎ 電池本征安全：實(shí)現(xiàn)電池高能量密度下的高安全。

　　◎ 智能電池體系：聲、光等傳感技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電池信息融合。