電池技術是一項從發明以來就一直是一個熱門的戰略性發展領域，發展到現在，電池技術也是分了好多的細分方向，比如鋰電池技術、鎳氫電池技術、燃料電池技術、核能電池技術等等。那么哪些電池技術會是在未(wei)來獨領風(feng)騷(sao)呢？

1、鋰空氣電池

鋰(li)空氣(qi)(qi)(qi)電(dian)池(chi)采用(yong)新的(de)離子液體比全固體電(dian)池(chi)的(de)潛(qian)力(li)還(huan)要高的(de)是被稱為最終(zhong)電(dian)池(chi)的(de)鋰(li)空氣(qi)(qi)(qi)電(dian)池(chi)。鋰(li)空氣(qi)(qi)(qi)電(dian)池(chi)的(de)正極(ji)(ji)采用(yong)空氣(qi)(qi)(qi)中的(de)氧，因(yin)此可大幅提高能量密度。不過，有(you)觀點(dian)指出空氣(qi)(qi)(qi)極(ji)(ji)的(de)還(huan)原反應存(cun)在難題等(deng)。

在(zai)電(dian)池研討會上，豐(feng)田宣(xuan)布通過在(zai)鋰空氣電(dian)池的電(dian)解液溶(rong)劑(ji)中(zhong)采(cai)用離子液體N，N─二(er)乙基─N─甲(jia)基─N─甲(jia)氧(yang)基銨雙(shuang)三氟甲(jia)基磺酰(xian)胺(DEME-TFSA)，可實現與(yu)有(you)機溶(rong)劑(ji)相當的容量。

豐(feng)田通過在鋰空氣電(dian)池的電(dian)解液(ye)溶劑中采用乙醚(mi)類離子液(ye)體DEME-TFSA，實現了與(yu)有機溶劑相當的容量。

鋰空氣電池用(yong)電解液(ye)溶劑(ji)的研發主流有(you)機溶劑(ji)雖(sui)然有(you)望實現高(gao)容量化，但(dan)副反應較大而(er)且有(you)揮發性，因此缺(que)乏穩定性。豐(feng)田之前采(cai)用(yong)N─甲基─N─丙基哌(pai)啶(ding)雙三(san)氟甲磺酰胺(PP13-TFSA)離子(zi)液(ye)體(ti)也確認可以像理論(lun)上(shang)相同發生(sheng)充放(fang)電反應，但(dan)一直存在(zai)容量低(di)的課題。此次的DEME-TFSA與PP13-TFSA相比(bi)有(you)望實現約3倍的高(gao)容量化。

2、有機化合物備受期(qi)待

雖然著眼于2030年的新一代電(dian)(dian)池技術研究相關的話題比較多，但(dan)旨在提(ti)高目(mu)前的鋰離子充電(dian)(dian)電(dian)(dian)池性能(neng)的研究開發(fa)勢頭(tou)也絲(si)毫沒有減退(tui)。

目(mu)前的(de)鋰離子充電電池(chi)正(zheng)極(ji)材(cai)料(liao)采用鈷(gu)酸(suan)(suan)鋰(LiCoO2)、3元系(LiNiMnCoO2)、錳酸(suan)(suan)鋰(LiMn2O4)、磷酸(suan)(suan)鐵鋰(LiFePO4)等(deng)(圖12)。不過(guo)，這些正(zheng)極(ji)材(cai)料(liao)的(de)理論容量都在200mAh/g以下。因此(ci)，探(tan)索容量在200mAh/g以上(shang)的(de)新材(cai)料(liao)，以及為將最(zui)大性(xing)能提高(gao)到理論容量值(zhi)而在正(zheng)極(ji)材(cai)料(liao)中添加(jia)添加(jia)物的(de)開(kai)發日益(yi)活躍。

在電池研討會上，有關有機(ji)化合物和固溶(rong)體類材料等正極材料的發(fa)表有很多(duo)。

鋰離子充電電池容(rong)量最大提高到1000mAh/g

在通過(guo)采(cai)(cai)用(yong)新材料(liao)實現200mAh/g以上鋰離子充電(dian)(dian)電(dian)(dian)池(chi)的候補(bu)技(ji)術中(zhong)，關(guan)注度最(zui)高的是有機(ji)充電(dian)(dian)電(dian)(dian)池(chi)。正極采(cai)(cai)用(yong)有機(ji)化合物的有機(ji)充電(dian)(dian)電(dian)(dian)池(chi)的理論容量最(zui)大可達到近1000mAh/g。而(er)且不(bu)使用(yong)重金屬。因(yin)此具備重量輕，資源限制少的優(you)勢(shi)。

不過，有(you)機(ji)充(chong)(chong)電(dian)(dian)電(dian)(dian)池(chi)雖(sui)然單(dan)位重量(liang)的(de)能(neng)量(liang)密(mi)度(du)高(gao)，但單(dan)位體積的(de)能(neng)量(liang)密(mi)度(du)卻比較低。而且(qie)，鋰(li)電(dian)(dian)位大多(duo)只有(you)2～3.5V。因此，要(yao)想實(shi)現(xian)與目前的(de)鋰(li)離(li)子充(chong)(chong)電(dian)(dian)電(dian)(dian)池(chi)相同的(de)能(neng)量(liang)密(mi)度(du)，至少要(yao)找(zhao)到具備(bei)400～600mAh/g容量(liang)的(de)有(you)機(ji)化合物。

村田(tian)制(zhi)作(zuo)(zuo)所(suo)計劃有(you)機化合物采用紅氨酸，力爭2020年前后(hou)實(shi)現業務(wu)化(該公司)。紅氨酸假如發(fa)生四電(dian)子反(fan)應(ying)，就能實(shi)現890mAh/g的(de)(de)理論容(rong)量(liang)。在(zai)電(dian)池研(yan)討會(hui)上，作(zuo)(zuo)為本(ben)田(tian)技術研(yan)究所(suo)與日本(ben)Carlit的(de)(de)共同(tong)研(yan)究成果，示了正極材料采用紅氨酸的(de)(de)半電(dian)池單元(yuan)的(de)(de)充放(fang)電(dian)特性。初次放(fang)電(dian)時的(de)(de)容(rong)量(liang)為750mAh/g，第二(er)次以后(hou)穩定(ding)在(zai)650mAh/g。反(fan)復充放(fang)電(dian)100次后(hou)也保持了430mAh/g的(de)(de)比容(rong)量(liang)。

有機化合(he)物與現行的材料相比可提高正(zheng)極的比容量。村田制作(zuo)所將(jiang)紅氨(an)酸定(ding)位為重要候(hou)補，已確認可將(jiang)容量密度提高到(dao)650mAh/g左右。

村(cun)田(tian)制作所(suo)與、本田(tian)技術研究所(suo)和(he)日本Carlit以正極活性物質采用紅氨(an)酸的高能量密度(du)充電電池為題(ti)發表了演(yan)講[演(yan)講序號：3E18]。

松下也(ye)是致力于有機充(chong)電(dian)電(dian)池開發的(de)(de)公(gong)司(si)之一。該(gai)公(gong)司(si)大幅改善了(le)有機充(chong)電(dian)電(dian)池的(de)(de)課題(ti)充(chong)放電(dian)循環特(te)(te)性注8)。松下公(gong)布的(de)(de)成果是，將擁(yong)有四(si)硫富(fu)瓦(wa)烯(xi)(TTF)構造的(de)(de)聚(ju)合物材料(liao)(TTF聚(ju)合物)用作正極活性物質，反復充(chong)放電(dian)3萬(wan)次后仍(reng)維持了(le)58%的(de)(de)放電(dian)容量。通(tong)過提高共聚(ju)比率，構造穩定，提高了(le)循環特(te)(te)性(該(gai)公(gong)司(si))。

松下(xia)以(yi)具備四硫富(fu)瓦烯的(de)聚合物(wu)正(zheng)極活性(xing)物(wu)質的(de)電氣化學特性(xing)為題發表了演(yan)講(jiang)

雖然試制電(dian)(dian)池的(de)放電(dian)(dian)容量只(zhi)有114mAh/g，作為有機(ji)充(chong)電(dian)(dian)電(dian)(dian)池比較低，不過某電(dian)(dian)池相關人士吃驚地(di)表示，(松下的(de))成果(guo)證(zheng)明，假如抑制電(dian)(dian)解液的(de)溶解，有機(ji)充(chong)電(dian)(dian)電(dian)(dian)池也(ye)能實現出色的(de)充(chong)放電(dian)(dian)循環壽(shou)命(ming)。

除此之外(wai)，松下還(huan)與京都大學的(de)吉田研究(jiu)室(shi)共同(tong)進行了(le)開發(fa)。在電(dian)池研討會(hui)結束(shu)后(hou)(hou)的(de)2012年十一月十九日，公布了(le)支持(chi)30C高速充放電(dian)的(de)有機(ji)充電(dian)電(dian)池。采用連接兩個酮(tong)形(xing)成(cheng)(cheng)環狀(zhuang)構造的(de)環狀(zhuang)1，2─二酮(tong)。酮(tong)由(you)碳(tan)和氧構成(cheng)(cheng)，因此無需擔心資(zi)源短缺，還(huan)能(neng)降低成(cheng)(cheng)本(ben)。通過將酮(tong)形(xing)成(cheng)(cheng)環狀(zhuang)實(shi)現了(le)穩(wen)定化。試制電(dian)池的(de)容量為231mAh/g，充放電(dian)500次(ci)后(hou)(hou)仍保持(chi)了(le)83%的(de)容量。

京都大學和松下開發(fa)出了正極材料采用(yong)將(jiang)兩個酮(tong)(tong)連接形成(cheng)環(huan)狀(zhuang)構(gou)造(zao)的(de)環(huan)狀(zhuang)1，2-二酮(tong)(tong)的(de)有機充電(dian)電(dian)池，支持(chi)30C的(de)高速(su)充放電(dian)。