鋰離子電池（Li-ionBattery）由鋰電池（LithiumBattery）發(fā)展而來。鋰電池在人們的生活中由來已久，比如紐扣電池就屬于鋰電池。鋰電池的正極材料是二氧化錳或亞硫酰氯，負極是金屬鋰。電池組裝完成后電池即有電壓，不再充電。鋰電池一般禁止充電，因為其充電放電過程中容易形成鋰枝晶，造成電池內部短路。

1992年，日本索尼公司發(fā)明了以炭材料為負極，以含鋰化合物作正極的電池，在充放電過程中，只有鋰離子，沒有金屬鋰存在，也就是現(xiàn)在的鋰離子電池。此后，日本索尼能源開發(fā)公司和加拿大Moli能源公司分別研制成功了新型的鋰離子蓄電池（以下簡稱“鋰電池”）。目前鋰電池已廣泛用于各類手持式電子產(chǎn)品和電動汽車上。

對于鋰電池來說，性能好壞表現(xiàn)在兩個指標上：一個是充放電倍率，代表了電池的充電速度；一個是能量密度，決定了一輛車能續(xù)航多少公里。然而，對這兩項指標的盲目追求，很大程度上犧牲的是安全系數(shù)。

快速充電技術目前還沒有出路

“這些著火的事件，至少有60%是在充電或充電剛剛結束的時候出的事，說明充電出了大問題?！眹?63電動車重大專項動力電池測試中心主任王子冬表示。

鋰電池在充電過程中，鋰離子在兩個電極之間往返嵌入和脫嵌，正極負極不發(fā)生氧化反應。但是王子冬提出，現(xiàn)在充電的方法和使用過程充電都是用的氧化還原反應，不是鋰電池遵循自身規(guī)律應該有的充電方法。此前王子冬團隊的實驗結果顯示，使用現(xiàn)在的充電方法，大概能使電池壽命降低30%。因此在這樣的情況下，王子冬認為不應當考慮用大電流充電。

鋰電池的充放電倍率是指單位額定容量內的充放電電流，例如額定容量為100Ah的電池用20A充放電時，其充放電倍率就為0.2C。一般鋰電池充電電流設定在0.2C至1C之間，電流越大，充電越快，但同時電池發(fā)熱現(xiàn)象也越嚴重。目前純電動汽車的充電容量都是慢充化的，基本在0.3C到0.5C之間。另一方面，用過大的電流充電會造成容量不夠滿，這是因為電池內部的電化學反應需要時間。和倒啤酒的一樣，倒太快會產(chǎn)生泡沫，反而倒不滿。

北京大學新能源材料與技術實驗室主任其魯介紹，今天的多元正極金屬復合氧化物電池要實現(xiàn)8分鐘充電，理論上大概要用10C的倍率才能做到，“這個能量不可想象”。

這些技術瓶頸實際上并不是新問題，其魯是中國鋰電池研究領域的先鋒人物之一，曾擔任2008年奧運會清潔能源電動車用動力電池項目的首席科學家，早在北京奧運會時期，他們就針對各類問題做過各種實驗。當時三元材料電池已經(jīng)可以在5分鐘內完成充電。在實驗里，三元鋰電池在快速充電的過程中，熱量不能迅速釋放，使得爆炸的可能性大大增加?？紤]到安全問題，其魯表示這種技術不能用到純電動車上，只能用在電池混合動力車。

此外，動力電池的快充還面臨著一個非常現(xiàn)實的問題——城市的電力基本設施無法滿足個需求。假設一輛公交車用的是150kWh的電池，需要5分鐘來充電，一輛公交車就需要100kW供電能力，如果同時有幾百輛上千輛公交車一起充電，會對電網(wǎng)造成很大的沖擊。

“今天的城市電網(wǎng)根本做不到這一點。”其魯表示。

目前，王子冬的團隊正研究充電過程中根據(jù)電池特性調整充電方法，改了不同的充電方法后，普通標準充電法充500次的電池壽命，在新方法下可以做到充電1000次，有效減緩了電池的衰減。所以王子冬表示，即便有很多瓶頸，鋰電池一定會有特別適合自己的充電方法。

其魯認為，現(xiàn)階段最合適的是以車位為單位接線充電，兩三個小時、五六個小時、甚至一個晚上，這是充電技術完全可以做到。通過先把安全可靠的充電方式發(fā)展起來，來推動電動汽車的穩(wěn)步、安全、健康發(fā)展。

能量密度與安全性是一對矛盾

2018年2月，財政部、工信部等四部委聯(lián)合發(fā)布《關于調整完善新能源汽車推廣應用財政補貼政策的通知》，取消了對續(xù)駛里程150公里以下純電動車的補貼，對續(xù)駛里程超過300公里的純電動車補貼則增至3.4萬元，超過400公里的車型補貼增至5萬元。

美國加州大學戴維斯分校中國交通能源中心主任王云石分析，這意味著純電動車在達到與汽油車類似的續(xù)駛里程后，續(xù)駛里程越長越好。新政策可能希望通過對動力電池系統(tǒng)能量密度的要求，來推進動力電池的發(fā)展。

鋰電池的能量密度（Wh/kg）是指單位重量的電池能儲存的能量多少，主要由電池的材料特性決定。按普通鉛酸電池的能量密度約為40Wh/kg計算，如果使用鉛酸電池驅動家用汽車行駛200公里以上，則需要將近1噸的電池。因此把電池重量控制在一定范圍的前提下，電池的能量密度越大，汽車的續(xù)航里程就越長。

能量密度數(shù)值理應是越高越好，但電池是能量高度集中的小型裝置，當更小體積里聚集更多能量時，如果使用不當，比如溫度升高或突然遇到劇烈碰撞，其產(chǎn)生的后果甚至可以和炸彈相提并論。

根據(jù)新能源研究院真鋰研究發(fā)布的最新數(shù)據(jù)，2018年6月份之后，120Wh/kg的電池包的裝機量占比達到了約95%，而一年前的6月該比重僅為7.3%。也就是說國內電池系統(tǒng)能量密度的進步數(shù)以“驚人的速度”遠遠超過了海外。