农业信息小编为大家带来以下内容：
尽管繁荣并处于世界领先地位，我国锂电产业的发展仍然立足于技术创新，面临着危险。
11月9日，在中国(遂宁)国际锂电产业大会暨新能源汽车及动力电池国际交流会上，中国科学院院士、厦门大学教授孙世刚表示，中国锂电产业当前发展面临资源、能源、安全、使用环境等四个方面的重大挑战。
首先是资源的消耗。 孙世刚介绍，目前生产1KW锂离子电池必须使用0.5kg锂。 根据美国地质调查局的最新调查数据，世界金属锂储量为1350万吨左右，锂资源储量共计约3950万吨，只能使用100多年。 我国锂资源世界排名第六，资源以盐湖为主，锂含量低，镁锂比高，提取难度大，70%的锂依赖进口，但预计到2025年我国锂电生产将达到约3900GWh
其次是现有锂离子电池的能量密度接近理论极限。 “电池的能量密度与电池的原理有关。 例如，锂离子电池的能量密度与反应电子束、活性物质的重量和密度有关，”孙世刚说。 “现在锂离子电池的能量密度接近天花板。 ”
据了解，目前主流磷酸铁锂电池的能量密度在200Wh/kg以下，三元锂电池的能量密度在200-300Wh/kg之间。 锂离子电池的能量密度远远不能满足重大发展的需要，限制了多场景的应用。 要提高无人机等装备的航速和航程，需要大幅提高电池的能量和功率密度。
顺便说一下，就在上个月，美国航天局宣布成功开发了硫硒的纯固体电池。 电解质材料利用廉价易得的硫磺，不含液体，电池能量密度达到500Wh/kg，约为特斯拉4680圆柱形锂离子电池的两倍。 美国航天局宣布，该技术将来将在电动飞机上普及。
孙世刚指出，目前锂离子电池面临的挑战，包括多起安全事故。 锂离子电池容易引起电池的热失控。 常见的原因包括：过充电导致电池正极材料气体产生导致电池膨胀、快速充电导致电池负极锂析出导致短路、快速充电导致快速升温导致电解质溶液燃烧等。
最后，电池的使用环境受到限制，在低温环境下锂离子电池的电解液粘度变大，离子移动速度变慢，充放电能量急剧衰减。 在高温状态下，电池正负极界面膜变得不稳定，材料结构被破坏，产气剂容易爆炸。 而在深空、深海等应用场景下，电池需要具有更高更宽的温度范围。
因此，针对资源、能源、安全、极端环境四大挑战，孙世刚表示，需要从技术创新的角度，在材料、接口、传输、系统等四个层面加以解决。
首先，包括构筑高容量高电压正极、高容量低电压负极在内，提高电池系统的能量密度。 在正极材料的选择上，从钴酸锂向磷酸铁锂、高镍三元材料，最终向硫、氧的方向发展。 在负极材料的选择上，从现有的石墨发展到硅，最终发展到锂金属。 但是，使用锂金属负极和高电压正极也带来了安全性问题。
“在锂金属负极中，锂的理论比容量高达3000mAh/g，但在使用中锂枝晶会刺入电池隔板，容易引起电池短路。 而正极高压高比电容材料不稳定，高压电极材料结构容易破坏，同时电解液分解。
孙世刚表示，在锂金属方面，不仅在基础研究领域，业界也进行了很多试验性的尝试，包括构筑人工SEI膜、构筑三维结构金属负极、控制锂金属电极与电解液的界面、提高电池的循环寿命等。 “终极目标是加入添加剂，控制材料的生长过程，避免枝晶，但这方面的研发非常困难，需要大力发展。 ”对于正极材料，需要通过控制层状正极材料的表面结构，强化锂离子传输过程，显著提高锂离子电池的能量密度和功率密度。
此外，为了提高电池的安全性能，目前的研究包括加强锂离子电池中的“三传”过程，加强锂离子传输途径，维持材料微观尺度上的结构稳定； 加强电子传输线，维护电极和电池的导电网络； 加强电池热传递，抑制电池热失控。
在新一代锂电池的路线上，孙世刚介绍了锂硫电池、锂-空气电池、锂-氟碳电池等技术，在对新一代非锂电池的展望中，钠离子电池也备受孙世刚期待。 钠在地球上的储量排名第六，具有与锂相似的化学性质，但由于钠原子半径更大，电化学势比较低，钠离子电池的能量密度与锂离子电池相比先天不利。 钠离子电池的发展需要在钠储存新材料、新型电解液方面取得突破。
“目前，一些传统的负极硬碳材料已经产业化，正极的层状氧化物、普鲁士蓝材料也进入市场。 但钠离子电池必须进一步提高性能，降低成本，实现像锂离子电池一样大规模的利用。 ”孙世刚说。
中国Www.yileen.Com.CN艺莲园专注中国农业种植和养殖技术的综合性农业知识网站,涵盖蔬菜,水果,园林花卉,茶叶,粮油,饲料食用菌,温室灌溉,农业机械,水产,渔业,畜牧家禽,特种养殖,农业会展。