我國科學院院士歐陽明高在學術會議上表示，我國400瓦時/公斤的單體電池有望在2025年實現產業化，這一時間表引起行業熱議，目前特斯拉最新動力鋰離子電池20700高性能鈷酸鋰離子電池能量為333瓦時/公斤，這意味著我國在動力鋰離子電池范疇有望從“跟跑”變“領跑”。

被歐陽明高點名的科研項目獲得了國家重點研發計劃的支持，全名為“高比能動力鋰離子電池的關鍵技術和相關基礎科學問題研究”，該研究基于研究團隊研制出的高容量富鋰錳基的正極材料，汽車動力鋰離子電池的儲能將有可能提高至400瓦時/公斤。

近年來，在國家政策的大力扶持下，我國新能源汽車得到迅速普及，但“不敢去遠郊區縣”的“梗”至今難以理順。打破500公里的單次行程極限將大大推動電動汽車的推廣，然而汽車承載有限，要怎么樣在受限的體積內盡量多地儲備電能成為科研攻關的關鍵目標。

該項目負責人、北京大學教授夏定國表示：“要進一步提高鋰離子電池的能量密度,正極材料的比容量是關鍵。”據夏定國解析，針對正極材料的比容量，研究團隊在前期工作基礎上，深刻理解富鋰材料穩定性機制以及陰離子氧化還原的出現機理，通過調控陰離子氧化還原機制來實現富鋰材料性能的優化。

也就是說，團隊首先遇到的問題是：陰離子氧化還原能力受什么“左右”?揭示這一規律將引導團隊接近并找到性能優良的電極。團隊還發現，在物質內部原子之間的幾何結構會影響電子的結構，從而影響陰離子氧化還原的能力，研究明確了結構和效能的關系，并希望通過結構的設計改善電極材料的電化學性能。

“提高正極材料中的含鋰量，讓更多的陰離子穩定參與氧化還原反應是一個緊要途徑。”夏定國說，研制出高容量富鋰正極材料，為進一步提高動力鋰離子電池的能量密度供應了可能。項目組除制備出了一種高容量的富鋰正極材料和兩種高容量、高穩定富鋰材料—碳復合材料外，還制備出了高容量的鋰離子電池負極材料。

要讓電池變成“肌肉型男”，在獲得合理的正負極材料之余，還要設計出可行的出產工藝。例如，富鋰化合物在電極中要很好地分散開來，既保持在體系中60%以上的含量，又不凝結為塊狀。分散越平均，可逆性越好，充放電效率越好。

目前該電池還需進一步完善，夏定國解析，仍存在“枝晶鋰”制約新體系電池的進步及電池安全性這兩個關鍵問題。相關試驗顯示，10—50次循環使用之后，電壓衰減分明，電極也不起用途了。

“枝晶鋰”是鋰離子電池采用液態電解質所特有的，鋰離子還原結晶成樹枝樣，并不斷生長，到一定程度可能會刺破隔膜，科學家目前正在從兩個角度尋求沖破。一是包被涂層，二是研究固體電解質。

夏定國強調，“高能量密度鋰離子動力鋰離子電池的發展有待于電極材料、電解液及高安全性途徑的發展，更加有待于新的分解辦法及電池制備技術進步”。

除了提高鋰離子電池的能量密度使其達到400瓦時/公斤外，項目組還將著力全新的鋰硫電池和鋰空氣電池的研究，它們的能量密度有望達到500瓦時/公斤。我國工程院院士陳立泉表示，鋰空氣電池是動力鋰離子電池的發展方向之一，“今朝大力發展的氫氧燃料動力鋰電池，非得用金屬罐子保障氫氣使用時的安全，而鋰空氣電池(負極為空氣中的氧氣)只要一個榨菜袋子就可以了。從實用性、成本上來講鋰空氣電池也應當發展”。

從探索改進電極及電池結構的設計辦法、建立電池極化模型和仿真技術等方面入手，汽車動力鋰離子電池的“瘦身健體”之旅仍在不斷推進。