2019年，諾貝爾化學獎的頒發(fā)引起了在儲能領域的科學家的極大的興趣。該獎項由JohnB.Goodenough，M.StanleyWhittingham和AkiraYoshino共同獲得，以表彰他們在開發(fā)對鋰離子電池生產(chǎn)必不可少的嵌入材料方面的開拓性工作。

2019年度諾貝爾化學獎

近年來，科學家們一直在開發(fā)新的鋰電池電極材料，穩(wěn)定的電解質(zhì)和隔板，以提高電池的壽命和蓄電量，以及開發(fā)固態(tài)蓄電池的動力，以進一步提高電池能量密度的上限并減少有毒成分材料的使用。早期鋰離子電池價格十分昂貴，基本上只有在高價值的通訊類電子產(chǎn)品中有所應用(大哥大手提電話和傳呼機)，時至今日鋰離子電池早已作為一種大眾消費產(chǎn)品進入千家萬戶。根據(jù)澎博財經(jīng)社報道，2010年鋰電池包的價格為8145元/kWh，在隨后近10年間，鋰離子動力電池的成本以平均18%幅度逐年下降。到2019年12月，最新統(tǒng)計價格已經(jīng)下降到了1106元/kWh，降幅高達86%，而價格大幅下降也從另外一個方面反映出鋰電池技術(shù)所取得的巨大進步。

鋰離子電池價格歷史趨勢變化

在3C電子產(chǎn)品領域鋰離子電池幾乎占據(jù)了全面市場，而在電動車交通工具方面，鋰離子電池主導的動力電池市場不斷擴大，未來隨著鋰離子電池成本持續(xù)下降和性能的不斷提高，電動汽車的性價比有望在2024年超越燃油汽車，從而實現(xiàn)汽車的全面電動化。

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近些年開始有了在電動飛機方面的初步嘗試，但是由于飛機這種特種交通工具對自重要求極高，因此目前的鋰電池能量密度還遠遠無法滿足商用客機的要求，初步估算，動力電池重量能量密度需要至少在現(xiàn)有的基礎上再提高一倍(>600Wh/kg)。因此交通工具的全面電動化無疑在未來將是鋰離子電池的巨大機遇，與此同時也是鋰離子電池的巨大挑戰(zhàn)，如何在現(xiàn)有基礎上保持其他性能不降低的同時實現(xiàn)能量密度的大幅提高將是未來決定鋰離子電池在動力電池領域發(fā)展的決定性關鍵因素。

全球首架全電動飛機首飛成功

鋰離子電池除了在電動交通工具方面具有廣闊的前景外，其未來大規(guī)模儲能方面也存在巨大的應用潛力。可再生能源中主要依托的風能和太陽能屬于間歇式能源，需要高比例的儲能裝置與之搭配使用。從目前看未來，鋰離子電池在調(diào)節(jié)電網(wǎng)頻率和調(diào)峰方面也將起到重要作用，逐步降低我國對火力發(fā)電的依賴；此外，鋰離子電池儲能技術(shù)在用戶側(cè)儲能可以實現(xiàn)更好的供需平衡調(diào)節(jié)。預計未來15年將會在規(guī)模儲能領域孕育出一個100GWh級的鋰離子電池市場。屆時借助先進的5G技術(shù)、人工智能和大數(shù)據(jù)以及區(qū)塊鏈技術(shù)在能源方面的促進作用，我國將初步形成先進的智能電網(wǎng)，電動車將逐步從現(xiàn)有的無序充電到有序充電再到智能充電V2G，從而實現(xiàn)電動車與規(guī)模儲能高效互動互補的新型能源供給模式。如何開發(fā)出下一代安全、高能量密度和長壽命的低成本大規(guī)模儲能電池將是決定鋰離子電池在相關動力電池和儲能市場成功與否的關鍵。

目前商用化的鋰離子電池由于采用了可燃的有機物作為液體電解質(zhì)，其在電池濫用及發(fā)生事故導致熱失控的情況下存在重大安全隱患。采用固態(tài)電解質(zhì)替代有機可燃液體電解質(zhì)是未來鋰離子電池發(fā)展的一個主流趨勢，但如何解決固態(tài)替換液態(tài)電解質(zhì)所帶來的一系列科學和技術(shù)問題，仍是一個巨大挑戰(zhàn)。