电池技术目前面临多个难题,主要包括以下几个方面:
能量密度接近理论极限:
现有的锂离子电池能量密度已经接近其理论极限,限制了电池在多场景下的应用,特别是在需要更高能量和功率密度的场景下,如无人机等装备。
资源限制:
锂等关键电池原材料的资源有限,我国70%的锂依赖进口,这对电池产业的规模储能应用构成严重限制。
安全问题:
锂离子电池在安全性方面存在挑战,电池热失控事故频发,需要通过材料和界面的创新来提高电池的安全性。
极端环境适应性不足:
在极端环境如深海探测、深空探测等场景下,现有电池需要更好的适应性。
固态电池的技术难点:
固态电池作为电池技术的发展方向,面临固态电解质导致电导率低及固-固界面稳定性差的问题,以及高科技电极新材料生产难度大且价格高昂的经济性痛点。
产业化和规模化的挑战:
钠离子电池等新技术面临产业化和规模化的挑战,需要在储钠新材料、新型电解液方面取得突破。
钠锂均衡问题:
钠离子电池的产业化、规模化进程和速度将对锂离子电池产业的生存发展空间带来挑战,关键在于经营成本的博弈均衡。
动力电池系统集成技术的创新:
提高能量密度和功率密度、降低成本和重量、提升安全性和可靠性是动力电池系统集成技术的创新与优势所在。
电池材料与结构:
电池反应物质的选择确定了电池的理论容量、电动势,确定了电池的理论能量密度。由于极化电压的存在、电池内阻的存在、活性物质利用不完全、电池非反应物质的存在等原因,实际能量密度必然小于理论能量密度。
成本问题:
电池的制造成本仍然较高,特别是锂等关键原材料的价格昂贵,这对电池技术的普及和应用构成限制。
电池组均衡:
电池组在放电过程中存在不均衡现象,有些电池放电完了,而有的还没放完,继续放电就会造成某些电池过放,甚至反极,降低容量,影响电池组的使用寿命和安全性。
快充技术:
尽管快充技术在理论上可行,但在实际应用中仍面临诸多挑战,如电池在快速充电过程中容易出现过热、过充等问题,需要进一步研究和改进。
综上所述,电池技术的发展需要在多个方面进行创新和突破,以实现更高的能量密度、更好的安全性、更低的成本和更广泛的应用。