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欧盟公布新一代锂离子电池技术研发现状

锂离子充电电池技术自20世纪90年代初问世以来，引起了汽车制造业的广泛关注，成为推动电动汽车行业发展的关键技术之一。目前，锂离子充电电池技术开发应用的挑战主要来自：偶尔可能发生的短路，尽管概率很小但有可能造成火灾或伤害事故；锂离子电池材料及生产制造成本相对高昂。

欧盟第七研发框架计划提供560万欧元资助，总研发投入860万欧元，由西班牙(总协调)、德国、法国、意大利、奥地利、爱尔兰和瑞士等7个欧盟成员国及联系国，以及主要汽车制造工业企业联合科技界组成欧洲GREENLION研发团队。从2011年11月开始，长期致力于电动汽车新一代锂离子充电电池技术的开发应用，目标是更安全、更高效、更廉价和更绿色。

欧盟新一代锂离子电池技术主要集中于负极材料(目前为石墨烯锂离子复合材料)、正极材料 (目前为锂钴氧化物材料)、隔离两极的电解质材料(目前为锂盐和有机溶剂复合材料)，及其优化组合技术和生产制造工艺等四大方面的研发应用。研发创新活动主要包括：

(1)尽可能降低化学方法的使用，开发更环保的电池材料；

(2)降低电极材料生产成本，如电极制造采用水基料浆创新型生产工艺；

(3)提高电池模块及组装生产线效率和降低成本，如采用激光切割和高温预处理技术；

(4)提高产量和降低成本，如开发出自动化的电池模块生产和组装生产线；

(5)便于装配、拆卸和回收的电池组件开发，如更紧凑更轻质的电池模块设计；

(6)更安全可靠的电池模块设计与新复合材料研发；

(7)减少废弃物循环再利用，如使用的新材料和电池模块尽可能满足循环再利用设计，确保电池活性与非活性材料的安全回收。

法国Saft锂离子电池储能系统将用于新型混合动力铺缆船

法国Saft公司是全球领先的高科技工业电池的设计开发及制造商，其锂离子电池技术在航天和国防领域是世界领导者，并致力于将先进锂离子技术应用于能源储备、交通运输和无线电通讯网络等领域。近日，Saft与ABB Marine公司签订了供货合同，为ABB最新的柴油电动混合动力海底铺缆船提供专用大功率液体冷却锂离子 Super PhosphateTM(SLFP)电池。Saft电池通过高效的储能，为电缆铺设和推进系统提供备用电力，与传统的交流系统相比，使船舶的燃料消耗减少27％，同时减少了维修工作。

ABB高压电缆公司订购了全世界最先进的铺缆船，以提高其海底电缆铺设能力，可在任何地方进行交流、直流和光纤电缆的铺设，其特点是效率和精确度更高。SALT 306 CLV型铺缆船被认为是同类船舶中最大的一种，尺寸约为140 米×30米，由挪威Kleven船厂建造。这艘新船是按照ABB规范定制，预计于2017年交付使用。

该船的柴油电动推进系统由6台卡特彼勒3516型高速推进发动机提供驱动(每台发动机功率约为2兆瓦)，作为3 个1900千瓦Azipod CZ980推进器的发电机组。通过ABB的船载直流电网，将动力转化为电力，使船舶能够变速行驶，并且优化了发动机的运行。

Saft的70千瓦时蓄电池系统主要用于从码头到船上转盘的电缆铺设。按照新颁布的排放法规，船舶在停泊时柴油发动机必须关掉，因此这些操作主要由岸船电缆提供动力。如果动力中断，电池能够在最大负载为800千瓦的情况下维持运转10秒，足以使转盘以安全、可控的方式停止运转。

在海上，蓄电池系统还可以用于峰值负载抑制，在短时间內可推进动力激增，并且当推进动力需迅速增加时，增强动态响应。

ABB铺缆船是首艘安装Saft新一代船用蓄电池系统的船舶，采用液体冷却锂离子SLFP圆柱形电池技术，与空气冷却锂离子电池技术相比，在大功率应用方面具有显著优势：工作温度范围更广、循环能力更强、电池液位温度控制更佳、抗滥用能力更强、安全性更高。

用于ABB铺缆船的SLFP电池和蓄电池系统将在Saft法国工厂进行开发和生产，预计在2016年第四季度交付使用。

丰田研发纳米硫正极材料 提升锂电池充放电效率

近日，日本丰田北美研究所(TRINA)的科研小组开发出了一种新型锂电池纳米硫正极材料。该材料采用了类似于块菌的结构，其中包括嵌入空心碳纳米球体的硫粒子以及密封柔性叠层纳米膜碳导体。

TRINA已经在英国皇家化学学会《能源与环境科学》期刊上发表了论文。在论文中，研究人员指出，新型纳米硫正极材料(65％的最终硫载荷)可以在2C条件下工作(1C对应1小时完整充电或放电)，并可完成超过500个充放电循环，库仑效率(即充放电效率)几乎达到100％。

在整个化学反应过程中，由于叠层纳米膜碳导体可以自行组合，因此针对纳米硫正极材料表面特性而形成布局有序的超分子结构会受到极大影响。具备粘合能力且能够与溶剂发生反应的任何材料(离子或氢键)均可以通过叠层的方式转化为多分子层结构。上述结果表明，对于其他低电导率电池正极而言，未来这种新型纳米硫正极材料将成为较理想的解决方案。

纳米硫正极材料可以带来高达1672毫安时/克的理论比容量，这对于下一代电池来说很有吸引力。不过在实际应用中，高电阻、低载荷活性物质以及充放电时电解质中间聚硫化物分解等问题仍然带来了不小的挑战，这些问题会导致库仑效率下降、电池容量损耗加快，同时也会发生自放电现象。

此前，很多科研小组一直在探索采用聚合物电解质、纳米涂层和纳米膜来阻止聚硫化物分解，从而提升锂硫电池的性能。而TRINA研究人员经过多次试验后发现，尽管基于聚合物的电解质可以被用来阻止聚硫化物分解，不过其传导率相比普通基于液体的电解质明显降低，这也使得实现高效的放电率难上加难。

当在复合材料或纳米涂层中使用聚合物后，硫正极的循环特性有所改善。此外，聚合物可以为硫正极提供一个在充电和放电之间自由调节容量的弹性框架。与此同时，TRINA科研小组在锂电池纳米硫正极材料中采用的全新结构也可以抑制中间聚硫化物的分解，减少碳导体生成等问题。

日本开发出采用硅负极的新型锂离子电池

日本日立麦克赛尔公司近日宣布，开发出了可实现高电流容量锂离子二次电池的新技术，通过在电池负极使用新开发的硅类材料，能量密度可达到该公司以往产品的2倍左右。2016年1月该公司将在东京有明国际会展中心举办的“第二届可穿戴设备国际展览会”上，展出采用该新技术的锂离子二次电池。

日立麦克赛尔将这项新技术命名为“ULSiON”。电池的负极活性物质采用在SiO表面覆盖碳涂层的复合材料SiO-C。业内普遍认为，将硅制成微细颗粒后使用，能够将负极材料使用硅时存在的问题，即充放电时的膨胀收缩降低至一定水平。日立麦克赛尔通过使用新材料，“在宽度为13毫米以下的小型锂离子电池中，实现了达到以往产品约2倍的能量密度”。

日立麦克赛尔表示，“这是一种可在高电压到低电压的大范围内充电的电极技术”，设想在电池放电终止电压最低达到2.0伏左右的低电压下使用。负极使用硅类材料的锂离子二次电池，其放电曲线一直到低电压都很顺滑，能够设定更低的放电终止电压，就能输出更多的容量，可发挥出色的性能。日立麦克赛尔以前就曾推出过负极使用硅类材料的锂离子二次电池，被用于智能手机等产品上。该公司表示，此次技术是以这些智能手机电池方面的经验为基础，进一步改进高容量化技术而实现的。

使用ULSiON技术的锂离子二次电池被设想用作可穿戴设备等小型终端的层压型电池。小型终端在电池尺寸上存在限制，因此预计这类终端对高能量密度的电池有很大需求。

日本研发新型耐高温全固态锂离子电池

日本株式会社日立制作所和日本东北大学金属材料研究所研发出一种新型锂电池技术，使用一种复合氢化物作为固体电解质，可减小全固态锂离子电池的内部电阻。

高能量密度锂离子电池已在多种应用中得到广泛使用，如便携式设备(智能手机和平板电脑)、电动车以及可再生能源领域。常规的锂离子电池包括隔板、正电极层和负电极层。借助于电池里的有机电解液，在充电和放电过程中，锂离子在两个电极层中间进行导电。但传统锂离子电池的有机电解液存在耐热性问题。由于有机电解液具有挥发性，所以操作温度最高限制在60℃左右。因此，如果没有冷却系统，在高温环境中就无法使用传统的锂离子电池。

要应用于高温环境，需要研发出不易挥发的固体电解质。然而，固体电解质的锂离子传导性比有机电解液低，必须降低全固态锂离子电池的内阻才能投入商用。

东北大学金属材料研究所和Orimo实验室的Shin-ichi教授对LiBH4复合氢化物这种新型固态电解质进行了研究，证实在从室温到150℃的高温环境中，LiBH4新型固态电解质都有很高的导电性能。此新型电池技术可扩大耐热性锂电池应用范围，如大型电机工业机械、加热高压灭菌医疗设备。此项技术无需像传统的锂离子电池一样使用冷却系统，因而未来可能会设计成紧凑型电池系统，降低生产总成本。

日产携手伊顿技术 回收锂离子电池

在巴黎举行的国际环保会议中，日本日产汽车公司宣布将与伊顿电力公司进行技术联合，为纯电动汽车普及之后将面临的废弃锂离子电池问题，提供回收、再利用的商业化方案。在合作中，日产将提供电动汽车锂电池的相关技术，而伊顿公司则是作为老牌的电力技术公司提供电力方面的解决方案。

在技术方案的细节上，日产和伊顿将会着重于开发在电力储能方面的锂离子电池再利用。方案的核心，是在电动车到达使用年限后，将仍能使用的车载锂离子电池取出，用来生产伊顿旗下的应急电力储备系统(UPS)，或是太阳能电站储能-逆变控制装置。这两种电网设备都需要大容量的蓄电组件，而回收再利用的锂离子电池，则能够有效地提供其所需的蓄电量，并降低成本。

日产公司的电动车总监 Robert Lujan对这一回收方案，从电池方面做出的阐述是：“现在的电动车锂离子电池寿命远高于车辆本身，此方案能更有效地利用电池在车辆报废后的剩余寿命。具体的技术方案，不仅需要日产的电池专家参与，更需要伊顿在电力管理、控制、集成方面的技术专家的加入。这次的合作开始后，我们将尽快为客户提供一种实用化系统。”根据日产的电动车型投产情况预计，合作中的第一套实用设备，很可能会使用日产聆风电动车上回收的锂电池组件。

伊顿公司的副总裁Cyrille Brisson则从电力方面阐述了他对此次合作的见解：“这次合作中所开发的电力系统，将会很好地促进新能源发电站的建设，有效地为风能、太阳能等稳定性较弱的新能源，提供可靠的技术保障，提高发电并网率和生产效率，并为小型电网的削峰填谷、避免应急型柴油发电机的使用、减少污染提供有力支持。”

日产还宣布未来将会推出30千瓦时储电量的聆风车型，新车将拥有250公里的纯电动航程，相比现款聆风的24千瓦时、135公里续航里程，将会有显著的提升。

美国苹果公司研究固态电池充电技术

早在2013年7月，美国专利商标局就公布了苹果公司一项与固态电池充电技术相关的专利。近日，美国专利商标局又公布了苹果公司另外一项与固态电池充电技术相关的专利，不过这次是便携设备的固态电池充电技术。

固态电池属于低功率密度和高能量密度类电池。丰田公司目前专注于利用固态电池的高能量密度特性，有意将电池续航提升3～4倍，并准备将其运用到2020年的车型上。而苹果方面则对固态电池的低功率密度感兴趣，有意在未来iOS设备以及可穿戴设备上使用这种电池技术。

苹果公司在专利文件中指出电池技术近年来取得的突破和进步带动了固态电池技术的发展。在固态电池中，电极和固态电解质是放在不导电的衬底上。和锂离子或锂聚合物电池相比，固态电池中的固态电解质占据的空间更少，而且也更轻，所以固态电池相比上述两种电池有更高的能量密度。

此外，固态电池的安全性比锂离子或锂聚合物电池的更高。比如固态电池中使用不易燃的固体电解质，就能够避免出现液态电解质的泄露、膨胀或着火等问题。相比起来，固态电池自然就能提升便携电子设备的安全性、可靠性和电池续航，机身设计也将有更多可能。

固态电池更容易小型化，可以使用更薄的设计，对于可弯曲设备或者是带有柔性屏幕的设备来说，固态电池的这些特性对它们的设计会有很大的帮助。苹果在专利文件中介绍，他们将会针对便携电子设备中的固态电池设计一个系统，从而管理固态电池的使用。在便携电子设备使用固态电池时，系统就会运行监控固态电池的温度。该系统还能根据电池温度来调整充电，以增加固态电池的容量或续航时间。

苹果表示他们的这项技术可以使用在iPhone、iPad、MacBook和iPod等设备上。

瑞典可充电“纸电池”研究取得新进展

通过百万计的纳米纤维、并结合导电聚合物涂层封装，瑞典科学家制造出了可以存储大量电荷的“纸电池”(power paper)。它能够反复充电上百次，且充电只需数秒钟。而且它非常轻，创建过程中无需加入有毒化学物质或重金属。最终，它将能够为各种设备提供多种形式的可再生能源。

瑞典林雪平大学有机电子实验室称，除了保留普通纸张的特点，“纸电池”还拥有一定的可塑性，它具有轻量、极薄、可折叠等特性，有朝一日或将为现代超薄的电子设备提供电能。

研究人员展示了“纸电池”的灵活性与强度，甚至表示可以用“一张纸”来折叠出纸鹤。只需一张宽15厘米、厚0.1毫米的新型“纸电池”，就可以存储1法拉电容的电荷(类似于超级电容器)。

该实验室拿下了四个世界级的超级电容器纪录：(1)最高有机电子的电荷与电容量(1库仑2法拉)；(2)测得最高的有机导体电流(1安培)；(3)最高同时进行的离子与电子能量；(4)最高晶体管跨导。

有机电子学教授Xavier Crispin表示：“电容器形式的薄膜，其存在已有一段时间。而我们所做的，就是将这种材料以三维形式生产出来，我们可以造出厚厚的纸片。”其主要构建材料为纳米纤维素，即将纤维素分解成直径大约20纳米的纤维，然后将纳米纤维素浸泡在含有带电聚合物PEDOT∶PSS的溶液中。

林雪平大学博士生Jesper Edberg称：“覆盖的纤维缠结在一起，空隙中的液体则作为电解液。”这种“纸电池”拥有特殊的能量储存能力，研究人员将继续研究，以开发出更高的容量。

新款“纸电池”的制备工作，与使用纤维纸浆的传统纸张一样 (脱水方式相同)，但最大的挑战是如何在工业化中适应这一过程。

Berggren教授表示：“与KTH、Acreo 和Innventia携手，我们刚刚从瑞典战略研究基金会那里拿到了3400万克朗的资金，以继续探索合理的生产方法，即一款面向纸电池的造纸机。”

自2012年以来，这项研究一直受到Knut和Alice Wallenberg基金会的资助。此外，该项目还包括了来自瑞典皇家理工学院、Innventia、丹麦技术大学、肯塔基大学的研究人员。

将“纸电池”倒在培养皿上

韩国三星公司进军智能汽车市场 新设电池材料中心

韩国三星公司宣布将重新进军汽车领域。2000年外汇危机余波迫使三星将三星汽车出售给雷诺从而退出汽车市场，距今已有15年。三星近日改组新设了电装事业组，在半导体、智能手机、家电组成的现有三大增长动力上，又新增了智能汽车。

三星集团将智能汽车视作未来的新开发项目，一直以来通过与三星电子(系统、半导体)、三星SDI(电池)、三星电器(相机等零部件)、三星Display(显示器)合作着手准备工作。例如在需要传感器等尖端动作识别装置的自动驾驶车辆上，可以使用三星电子的半导体技术。负责电动车电池的三星SDI则新设了电池材料中心，致力于提高汽车用电池的竞争力。三星表示：“我们已决定短期内以确保电装事业的力量为目标，初期将以媒体播放器、导航等资讯娱乐和自动驾驶为中心集中力量，今后还会继续加强与子公司之间的合作。”

随着数码时代的来临，传统整车产业同电子产业间的界限正在逐渐消失，无人驾驶汽车和电动汽车内部被越来越多的电子零部件所充斥。所谓汽车电子设备是指安装在汽车内的所有电器电子零件，包括车载信息系统、车载摄像头模块、车载无线通讯模块、LED、电动汽车电池控制系统等。由于事业领域出现重叠，一致看好电子设备零件产业的现代汽车、三星电子以及LG电子这三大韩国企业之间的竞争将无可避免。

从短期来看，在造车方面拥有丰富经验的现代汽车具有压倒性优势，但在高科技迅猛发展的今天，市场版图将出现巨变。在现代汽车等传统整车企业开始着力开发无人驾驶汽车以及电动汽车芯片和传感器的同时，谷歌、苹果、三星等电子及网络企业也在苦心研究车辆及核心零部件。在无人驾驶汽车领域，微处理器将起到举足轻重的作用，因此三星在半导体方面的建树将成为最大的优势。而且三星SDI与BMW等全球知名汽车企业一直保持着相当好的合作关系，并常年提供车载半导体及电动汽车用电池，这一点也将对三星进军智能汽车市场起到积极的影响。

中国投资者支持的电动汽车公司投资10亿美元建造美国工厂

据彭博社报道，中国热门在线视频网站乐视网的创始人和董事长贾跃亭投资的电动汽车创业公司Faraday Future(中文意思为“法拉第未来”)，已经选择在美国内华达州的北拉斯维加斯市建造工厂。Faraday Future计划向该工厂投资10亿美元，从2017年开始生产电动汽车。

Faraday Future是最新一家由中国投资者支持，在美国研发电动汽车的创业公司，其总部位于美国加利福尼亚州加迪纳市，该公司的400名员工在这里开发其首款电动汽车。尽管汽车制造商很难在电动车型上挣钱，但是 Faraday Future表示，他们不仅要在汽车上赚钱，还要从汽车中的联网服务订阅、应用以及信息娱乐系统上获利。Faraday Future计划在拉斯维加斯举行的国际消费电子展(CES)上公布一款概念车，然后在2017年正式推出其首款汽车。

内华达州正渴望实现其经济的多元化，降低对旅游业的依赖，扩大制造业。特斯拉正在内华达州里诺市以东建造全球最大的锂离子电池工厂，预计投资50亿美元。而Faraday Future新工厂是内华达州在这一转型过程中取得的又一成功。贾跃亭在一封写给内华达州立法机构的信件中称：“我们希望将10亿美元投资带给北拉斯维加斯市，在这里开设我们的首个生产工厂，为内华达州创造4500个就业岗位。”

除了 Karma Automotive和 Atieva两家由中国投资者支持的电动汽车公司外，Faraday Future也已经开始在美国投入运营，以利用美国的工程和设计知识。该公司计划在近期将员工总数提升至500人，现在已经招募了60名前特斯拉员工。Faraday Future的研发和工程高级副总裁尼克·桑普森以及全球制造副总裁达格·莱科恩都曾在特斯拉供职。而Faraday Future首席设计师理查德·金曾在宝马供职多年。尼克·桑普森表示：“我们将先推出一款车型，然后再以比其他厂商更快的速度推出一系列车型。我们考虑推出7款不同车型。”

2014年，内华达州长桑多瓦召开了一次特别会议，批准了为特斯拉建造超级电池工厂提供的12.5亿美元税收优惠。该立法并未具体提及特斯拉的名字，但适用于10年内在内华达州投资35亿美元以上的公司。Faraday Future造价10亿美元的新工厂没有达到享受这一优惠措施的标准。