什么是超级电池

近年来在国家多项政策的引领和支持下，新能源汽车行业飞速发展，据统计，2017年生产新能源汽车79.4万辆，销售77.7万辆，同比分别增长53.8%和53.3%。而新能源汽车的核心是三电：电池，电机和电池管理系统，其发展的根本仍然是汽车动力的源泉——电池！

目前的电池是特殊材料制造的储能设备，其储存电能的容量有限，现在已经达到现有技术水平的极限，电容小，体积大，重量大，占去新能源汽车重量和成本的30--40%，严重影响新能源汽车的推广与普及，甚至成为新能源汽车发展的瓶颈。

科研人员针对电池能量密度、充放电速率和安全性方面的瓶颈进行了大量研究实验。小编从2017年各大机构和高校发布的众多成果中，甄选出以下十大从材料层面改进电池性能的重大技术突破。

浙大研发新材料电池1.1秒充满电

浙江大学科学家用石墨烯膜作为正极材料，研发出一种新型的铝-石墨烯电池。这种电池寿命超长，能在极短时间内充满电，在零下40℃到120℃的温度范围内都能正常工作。这种铝-石墨烯电池的倍率性能也非常优异，表现为在大电流下可以快速充电，同时保持较高的比电容量，验室数据是1.1秒就能充满电，比电容量损失轻微。未来如果用到手机上，充电5秒钟通话2小时是完全可能的。

2.钛铌氧化物负极材料电动车专用锂电池

日本东芝公司宣布开发出新一代电动车专用锂电池，与一般采用石墨作为负极材料的锂电池不同，这种锂电池使用钛铌氧化物作为负极材料，具有能量密度高、可超快速充电等特性，快充仅需6分钟就能充到90％的电量。在充放电5000次后，这种锂电池依然可以维持90％以上的电池容量，且在零下10摄氏度的低温环境下仍能快速充电。

3.铟涂覆锂电极新型可充电电池

美国科学家通过用铟涂覆锂电极制造出更强大，更持久的新型可充电电池。在电解质中加入少量的铟盐，则在电池工作时，铟层沉积就具有均匀性和自愈合性。电池在充电/放电循环期间也能保持完整，化学成分保持不变，有效防止副反应发生。树枝状枝晶也被消除，使表面光滑紧凑。在商用电池中，新型铟-锂复合电极在超过250个循环中表现稳定，能够保留其容量的大约90％。

4.锂离子电池硅负极重大进展！

韩国科学技术院报道了一种高弹性的粘结剂，通过形成酯键使传统粘结剂PAA与多聚轮烷环组分交联结合得到具有特殊结构的双组分PR-PAA粘结剂，很大程度上提高了硅负极在充放电过程中的稳定性。

5.锂合金/石墨烯“千层饼”开启锂电新时代

美国斯坦福大学材料科学与工程系崔屹教授所在的课题组研发出一种锂合金/石墨烯箔片负极，该负极的容量接近锂金属的理论体积容量，且具有优异的安全特性。据称，该锂合金/石墨烯箔片不仅在传统的锂离子电池中有应用前景，而且有望作为锂金属负极替代者应用于下一代锂/空气、锂/硫电池中。

6.新型锂电池负极材料无需粘接剂

中国科学技术大学宋礼等人通过简便的溶剂热法合成出MoSe2/SWCNTs复合材料，作为锂离子电池负极，无需粘结剂，表现出优越的电化学性能。在锂离子电池负极制备过程中，粘结剂在电极中所占的比例一般为3%-5%之间，且粘结剂通常是绝缘体，会阻碍电解质中离子转移，因此无需粘结剂的电极材料能够显著地提高电极的性能。

7.-60℃也能用——电解质研究获重大突破

美国科学家从大量气体候选物中选出两种液化气——氟甲烷和二氟甲烷，分别制成锂电池和超级电容的电解质，使得锂电池的最低工作温度从零下20℃延伸到零下60℃，超级电容的工作温度从零下40℃延伸到零下80℃。且回到正常室温后，这些电解质仍能保持高效工作状态。除了创造低温工作纪录，这些气态电解质还克服了锂电池中常见的热失控问题，更具安全优势。

8.碳纳米管电极锂空气电池

日本国立研究开发法人物质与材料研究机构（NIMS）发布研究报告称，已成功将碳纳米管用于锂空气电池的空气电极，实现超高蓄电量。NIMS采用碳纳米管作为空气电极材料，通过优化空气电极细微构造，单位面积蓄电量达到30mAh/cm2，相当于目前锂离子电池（2mAh/cm2）的15倍！

9.超高能量密度锂空气电池

国家重点研发计划“新能源汽车”重点专项2016年度立项项目“长续航动力锂电池新材料与新体系研究”取得重要进展，研究团队围绕锂空气电池双功能电催化剂材料、高容量空气正极材料、高安全性气密性双面保护金属锂负极材料，以及高化学稳定性电解质四大关键材料进行研发，开发出固态锂空气电池从材料匹配到原型器件集成的新技术。研究成果初步解决了实现固态锂空气电池的核心科学问题，成功示范了固态锂空气电池的可行性，将“固态锂空气电池”由概念变为现实。

10.沥青造新型锂离子电池—满电只需5分钟

美国莱斯大学的研究人员从沥青中提取了碳物质，然后将其与石墨纳米带混合，并且在外面涂上一层锂金属。这种电池充电速度可以达到商品化锂离子电池的10-20倍，同时沥青能够阻止电池内形成缩短电池寿命的沉积物。据称，这种电池从零充到满电只需要5分钟，远远超过其它种类的锂电池，且更安全，可以阻止锂树突的形成。