未来锂离子电池在储能领域的应用前景是什么

2019年，诺贝尔化学奖的颁发引起了在储能领域的科学家的极大的兴趣。该奖项由JohnB.Goodenough，M.StanleyWhittingham和AkiraYoshino共同获得，以表彰他们在开发对锂离子电池生产必不可少的嵌入材料方面的开拓性工作。

2019年度诺贝尔化学奖

近年来，科学家们一直在开发新的锂电池电极材料，稳定的电解质和隔板，以提高电池的寿命和蓄电量，以及开发固态蓄电池的动力，以进一步提高电池能量密度的上限并减少有毒成分材料的使用。早期锂离子电池价格十分昂贵，基本上只有在高价值的通讯类电子产品中有所应用(大哥大手提电话和传呼机)，时至今日锂离子电池早已作为一种大众消费产品进入千家万户。根据澎博财经社报道，2010年锂电池包的价格为8145元/kWh，在随后近10年间，锂离子动力电池的成本以平均18%幅度逐年下降。到2019年12月，最新统计价格已经下降到了1106元/kWh，降幅高达86%，而价格大幅下降也从另外一个方面反映出锂电池技术所取得的巨大进步。

锂离子电池价格历史趋势变化

在3C电子产品领域锂离子电池几乎占据了全面市场，而在电动车交通工具方面，锂离子电池主导的动力电池市场不断扩大，未来随着锂离子电池成本持续下降和性能的不断提高，电动汽车的性价比有望在2024年超越燃油汽车，从而实现汽车的全面电动化。

近些年开始有了在电动飞机方面的初步尝试，但是由于飞机这种特种交通工具对自重要求极高，因此目前的锂电池能量密度还远远无法满足商用客机的要求，初步估算，动力电池重量能量密度需要至少在现有的基础上再提高一倍(>600Wh/kg)。因此交通工具的全面电动化无疑在未来将是锂离子电池的巨大机遇，与此同时也是锂离子电池的巨大挑战，如何在现有基础上保持其他性能不降低的同时实现能量密度的大幅提高将是未来决定锂离子电池在动力电池领域发展的决定性关键因素。

全球首架全电动飞机首飞成功

锂离子电池除了在电动交通工具方面具有广阔的前景外，其未来大规模储能方面也存在巨大的应用潜力。可再生能源中主要依托的风能和太阳能属于间歇式能源，需要高比例的储能装置与之搭配使用。从目前看未来，锂离子电池在调节电网频率和调峰方面也将起到重要作用，逐步降低我国对火力发电的依赖；此外，锂离子电池储能技术在用户侧储能可以实现更好的供需平衡调节。预计未来15年将会在规模储能领域孕育出一个100GWh级的锂离子电池市场。届时借助先进的5G技术、人工智能和大数据以及区块链技术在能源方面的促进作用，我国将初步形成先进的智能电网，电动车将逐步从现有的无序充电到有序充电再到智能充电V2G，从而实现电动车与规模储能高效互动互补的新型能源供给模式。如何开发出下一代安全、高能量密度和长寿命的低成本大规模储能电池将是决定锂离子电池在相关动力电池和储能市场成功与否的关键。

目前商用化的锂离子电池由于采用了可燃的有机物作为液体电解质，其在电池滥用及发生事故导致热失控的情况下存在重大安全隐患。采用固态电解质替代有机可燃液体电解质是未来锂离子电池发展的一个主流趋势，但如何解决固态替换液态电解质所带来的一系列科学和技术问题，仍是一个巨大挑战。