目前商業(yè)化的鋰離子電池已廣泛的用于電動汽車動力源，可滿足電動汽車經(jīng)濟(jì)在能量密度、壽命、安全性、動力和成本方面的諸多嚴(yán)格要求。下一波電動汽車消費(fèi)即將到來。盡管鋰離子電池在汽車市場上得到了廣泛的應(yīng)用，但仍需要進(jìn)一步的突破發(fā)展，以維持其在面臨競爭對手時的主導(dǎo)地位。目前最前沿的車用電池體系和材料主要是什么？材料性能、生產(chǎn)和成本具體如何？為此，美國阿貢實(shí)驗室陸俊和Khalil Amine在Adv. Energy Mater.發(fā)文詳細(xì)論述了鋰離子電池經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和挑戰(zhàn)，從材料設(shè)計到電池，以及適合快速發(fā)展的汽車市場的電池組。同時，對有前途的電池新技術(shù)的潛力進(jìn)行了綜合評價，以評估其是否滿足未來電動汽車的需要。原文圖形做的非常棒，內(nèi)容信息也很豐富，所以更多主要以圖形展示。

一、電動汽車全球市場預(yù)測

圖1 2017-2022年電動汽車銷售額全球前五名。

二、鋰離子電池各組件成本分析

圖2 鋰離子電池材料成本分析。

三、是否有足夠的資源滿足LIB的巨大需求？

圖3 全球鋰儲量分布圖與參考數(shù)據(jù)

圖4 電池和其他應(yīng)用對鋰和鈷需求的變化。

四、電池回收

圖5 EV電池回收過程的和流程圖

五、電池活性材料有哪些？性能對比如何？

圖6 最常見的正極和負(fù)極的特征總結(jié)。

圖7 a）正極和b）負(fù)極活性材料在材料水平上的比能量，能量密度和平均能量效率。

圖8 石墨與石墨間孔隙（紅色）中Si顆粒（藍(lán)色）所組成的硅碳結(jié)構(gòu)。

六、鋰離子電池PK鋰金屬電池

圖9 鋰離子電池（上）和鋰金屬電池（下）示意圖，鋰金屬電池包括1層隔膜和1層致密的金屬鋰。鋰金屬電池處于充電狀態(tài)，鋰含量超過20%。層厚按比例顯示。鋰金屬代替石墨電極后，電池體積和質(zhì)量的減少是很明顯的。鋰金屬電極的另一個概念包括使用宿主結(jié)構(gòu)，該宿主結(jié)構(gòu)限制了鋰金屬電極的體積變化。

七、需要重點(diǎn)關(guān)注的研究方向

作者介紹：

Xiaoqiao Zeng，阿貢國家實(shí)驗室的高級研究員。研究興趣集中在電化學(xué)儲能和薄膜技術(shù)，具體應(yīng)用是鋰離子電池領(lǐng)域。本科就讀于北京科技大學(xué)（USTB），獲得應(yīng)用化學(xué)學(xué)士學(xué)位。2012年，獲得北伊利諾伊大學(xué)化學(xué)與生物化學(xué)系博士學(xué)位。

陸俊，阿貢國家實(shí)驗室的化學(xué)家。研究興趣集中在電化學(xué)儲能和轉(zhuǎn)換技術(shù)，主要集中在超越鋰離子電池技術(shù)。2000年獲得中國科技大學(xué)化學(xué)物理學(xué)士學(xué)位。2009年，獲得猶他大學(xué)冶金工程系博士學(xué)位。

Khalil Amine，阿貢國家實(shí)驗室杰出研究員和先進(jìn)電池技術(shù)項目負(fù)責(zé)人，負(fù)責(zé)指導(dǎo)混合動力電動汽車、插電式混合動力電動汽車、純電動汽車、衛(wèi)星、特種和醫(yī)學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域的先進(jìn)材料和電池系統(tǒng)的研發(fā)。此外，Amine博士目前是美國國家電池相關(guān)技術(shù)研究委員會的成員。

參考文獻(xiàn)：

Xiaoqiao Zeng, Matthew Li, Deia Abd El-Hady, Wael Alshitari, Abdullah S. Al-Bogami, Jun Lu,* Khalil Amine*, Commercialization of Lithium Battery Technologies for Electric Vehicles, Adv. Energy Mater. 2019, 1900161. DOI: 10.1002/aenm.201900161