靠谱的锂电池技术如何筛选-瑞达国际集团

　　靠谱的锂电池技术如何筛选

　　众所周知，锂离子电池具有良好的综合性能，是消费电子、电动汽车甚至储能行业的主力军，近年来社会及专业人士对其期望值也很高。目前，市场上存在多种锂离子电池技术，这在某种程度上极大地吸引了投资人、各地政府的注意力。但值得注意之是：这些技术整体来说良莠不齐，不乏以下情况：有些包装很好，实际技术先进性却是大大的问号。

　　一、什么是锂离子电池?其工作原理为何?

　　锂离子电池是一种二次电池(即可反复充放电的电池)，它重要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，Li+(锂离子)在两个电极之间往返嵌入和脱嵌，因为锂离子在正极和负极材料中储存时能量不同，而该能量差就是锂离子电池能存储/释放的电量：充电时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态，正极处于脱锂状态;放电时则相反。下图就是锂离子电池工作的典型示意图，其使用的反应体系为最经典的钴酸锂正极-石墨负极。

　　因为材料本体的性质局限，在正极的反应过程中，钴酸锂一般情况下只能脱出0.5个锂离子，再多则会导致结构坍塌损坏，因此一般情况下钴酸锂的理论容量上限只有140mAh/g左右，而负极石墨的理论密度为360mAh/g。再加上钴酸锂的放电的平均电压为3.7V(实际上是从4.2V的充满电最高电压逐渐下降到3V左右，3.7V为平均值)，同时，考虑到石墨负极很低的电位值，以及电池中各种其它元件的占比，最后可以得到我们用的锂离子电池(例：手机)的能量密度大约是160Wh/kg左右。

　　能量密度关于各种电池都是最为基础的核心参数，必须而且应该是公开透明数据。然目前常用锂离子电池中，由于取决材料、技术体系不同，能量密度可以从几十(比如钛酸锂)到200Wh/kg左右。一旦这个数值极高(或极低)，就值得重点关注了：一方面，在技术人员的努力下，做出了较高的能量密度，可能技术上有突破，值得庆祝;另一方面，不排除有部分人士商家存在性能夸大现象。假如能量密度数据不轻易标出，则消费者购买/投资人投资前就需谨慎思考(因为谨慎推测：不愿意标注的多半是因为该性能不佳)。电池的基础是电化学科学，而关于这一领域，有一个朴素但是最为基本的原理：任何一种电池，其存储能量的机理均需写出一个相应的电化反应方程式，如此才能了解其电压情况，判断其理论极限能量密度等，而且这些关于电池而言都只是最基本信息。不论此电池技术有多新(或只是相关人士所说的新)，其原理都必须能写成化学方程式，落实在纸面上，如此才可以经得起学界、工业界常识的检验。

　　二、起名很重要就名字关注是否具有可靠性

　　起名很重要拥有朗朗上口名字的技术，利于被记忆与传播。市场中存在诸多的石墨烯电池均按照此方式传播，重要优点其实是也是便于记忆。相比之下三元锂离子电池、硅负极电池就显得较为稀松平常。加强传播性固然重要，但如若该名字喧宾夺主，掩盖或者扭曲自己真正核心和竞争力的技术，那就在一定程度上有名不副实的问题。实际上，锂离子电池命名在行业内一般都有通用规则的，在这里可作简单介绍：

　　1)以最重要的组元来命名，由于锂离子电池中正极材料往往是锂离子电池中能量密度最重要的决定环节，因此以其命名情况最多。比如磷酸铁锂离子电池、三元电池、钴酸锂离子电池等。随着近年来的技术发展，一些高性能的负极材料已经登场或正在登场，因此钛酸锂离子电池、包括以后的硅负极(电池)命名也是合理的。同理，此原则相较其它体系的电池也适用，比如镍氢、铅酸等，几乎是电池名就可以初步概括核心反应。在这里我们要强调：加了一点石墨烯的锂离子电池不可以称之为石墨烯电池，加了一点石墨烯的锂空气电池也不能称作石墨烯电池。这就如同加了味精的鱼香肉丝还是只被视为鱼香肉丝相同。当然，假如加入石墨烯确实强化了性能，那么所强化的性能是要举证效果的，如此才能令科研与工业界信服。

　　2)以反应机理/特点来命名，最为典型的是液流电池。液流电池是以液态存在的正负极物质，用隔膜分隔在不同腔体中，利用泵将其输送到隔膜界面处进行电化学发应，实现电能存储或释放的电池。就通俗视角来看，可以理解为液流电池就是几个化工用的罐子，通过泵将反应液体输送到界面处反应，实现电流存放。这样的电池能量密度很低，只有几十Wh/kg，仅适合于工业固定储能，几乎无法使用在汽车上。因为液流电池中钒体系相对成熟，有时也会称之为钒电池。此前一则新闻表示，钒电池使用在汽车上，市场规模万亿，续航里程N公里。就专业角度而言，该讯息存在虚假之嫌。当然，笔者没有否定钒液流电池之意：这类电池寿命长，因此在场地条件宽松的储能应用场景会有自己独特的优势。

　　初步小结：电池或以重要组元命名，或以反应机理和特点命名，简言之，必须是以其最为核心的组成部分或是其最有代表性的特点来命名。一旦脱离了此类原则命名方式，背后就有可能暗藏玄机：也许存在借时下流行概念加工包装之意，也许可能是对其技术实质的一种掩盖。因此笔者建议大众，当见到一些专业而时尚的电池名字时，要慧眼如炬，从命名开始刨根问底。

　　三、报喜不报忧的宣传手法，你应该注意什么?

　　近来，诸多电池在其宣传材料中夸大事实，例如充一次电工作两天，能量密度1000Wh/kg，性能提高了50%，寿命X年等，普通人可能很容易轻易相信。但实践检验之后很多人或许会发现，此类电池技术实际运用起来却并没有广告语中说的那样神奇。那么如何从根源上筛选电池?

　　简单判据：许多公司宣传自己，推崇报喜不报优，即10个非常重要的核心性能只标注5个，孰不知另外的5个性能可能还不如行业平均值关于任何一款工程应用的技术而言，产品的各方面性能都应该达到基本的及格线，否则无法实际使用。因此假如做出的电池某个性能确实很好，公司一定会积极报道，但假如不主动标注，则很有可能该性能做的还不够优质。

　　因此建议对电池在实用中的每一个可能涉及到的性能都要进行深究。假如技术供应商对这些性能推诿不透露，则该方面的特性很有可能存在短板。笔者认为，尤其要关注一种电池重点宣传的性能相对对立方面的性能，比如快充电池需知晓其能量密度，能量型电池需知晓其功率密度、寿命，尤其是体积相关的密度参数，如此或将降低买到不符实产品概率，最差也能与其讨价还价一番。

　　该规格表中信息很全，电池的容量、功率、内阻，尺寸等信息都已给出。而一般而言，一款电池产品，一般都要介绍其质量能量密度、体积能量密度、质量功率密度、体积功率密度，寿命、电压、成本(价格信息可能不会放在宣传册中)、适用环境、安全性。在这里要强调一下：1)体积能量密度非常重要，同样质量、能量的一块电池，假如体积特别大，完全塞不进入实际的服役空间中去的话，也是无法使用的。而手机恰恰是因为体积空间小，因此采用的更多的是体积能量密度最高的钴酸锂离子电池。2)功率密度通俗来讲，就是快充相关的特性，此处需强调，笔者认为电池本体性能是否足够好，对快充的贡献占比一半以上，相比之下电控等环节要稍微小一些。功率密度与快充的分析见前文：《光说几分钟充满,其它性能都不说的快充技术,都是耍流氓》，光说几分钟充满,其它性能都不说的快充技术,都是耍流氓

　　四、甄别两种宣传策略

　　其一：性能提升XX%。这个可以说有意义，但也可以说没有意义，因为提升比较参照物的解释权是在厂家手里厂家可以制作一个性能很差没做好的样品作对照样品科研人员对此流程非常熟悉。因此关键不在于厂家的提升相对幅度，而在于其性能的绝对值例如XX强化磷酸铁锂离子电池能量密度提升35%可以实际求证，基础/提升后的能量密度数值到底分别是多少?100Wh/kg?130Wh/kg?。

　　其二：续航多少公里、待机X天。这是科学上不太严谨的表达方式，建议大众不要轻信此类数据，更多关注在以上所述电池本体的硬指标，原因如下：

　　续航X公里，可以基于驮一车电池方法，通过堆砌大量电池来最大化续航，但是这与电动汽车实际服役中载人载货情况截然不同，因此最多是仅供参考(并且新一版电动汽车规范里面已经开始规定电池占整车重量比)。

　　而待机X天与正常使用的耗电也不同：待机测试条件如何?是否要开开省电模式?要不要关闭WIFI功能?这些要素一般都不能提及。在民间做此类非严谨测试还可以，但如若上升至地方产业投资，涉及大量金额、人力的投入，用如此感性词语为一个地区的发展做政策指引，继而投入千万上亿的资金，实属轻率。