鋰電池的下一代會是什么電池?
單論更高能量密度/比能量的二次電池(排除燃料電池、核電池,因為它們是一次電池,比如氫燃料電池、金屬/空氣燃料電池,燃料電池應該去和石油、天然氣、生物乙醇、內燃機、蒸汽機對比,比效率、比功率、比成本、比污染,無論如何也比不到鋰離子電池頭上,頂多能配鋰離子電池弄個電電混動,但是內燃機也有配鋰離子電池做油電混動啊,也是一樣的),理論上的最高比能量體系是鋰/硅體系或者鋰/空氣(真)體系,這兩個體系都未必一定能實現。
金屬鋰負極已經研究了三十多年,現在熱門的體系鋰硫、鋰空、全固態電池都是通過使用金屬鋰才能獲得高比能量,但是金屬鋰負極的枝晶問題這三十多年是沒有解決的,不知道有沒有可能解決,在我看來是停滯三十年沒什么實質進展的。
現在研究的鋰氧氣電池算上氧氣罐重量的話能量密度應該是低于常規電池的,除非實現真正的空氣作為電極反應物才是有意義的工作,也很難,因為氮氣也和鋰反應,空氣中能和鋰反應的東西太多了。
硅的問題現在在一步步的走,添加量在一點點增加,可能是最接近量產(低硅含量的體系已有量產)的一項吧。
其它的金屬元素(Na電池、Mg電池、Zn電池、Al電池)比能量沒有能夠超過鋰的,我想一定不會是下一代電池,為什么一定要研發一個理論上就比上一代產品性能要差的體系呢?
輔材上,石墨烯啊固態電解質啊什么的,影響不大,頂多就是錦上添花(如果不是添亂的話,現在看石墨烯起到的負面效果的可能性還要大一點),算不上新一代吧。
至于更高倍率的電池如超級電容、贗電容這些,我不認為能算下一代,因為只要肯降能量密度,總有辦法做到更高倍率的,比能量是一個熱力學的問題,比功率是個動力學的問題,熱力學的問題無疑更基礎一些,動力學的問題無論如何無法超出熱力學劃定的范圍。
所以差不多就這樣了,終點算成是金屬鋰配硅,大概比能量1000Wh/kg,現在是300Wh/kg,看中間怎么分、分幾代。


