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摘 要：动力电池被喻为EV（电动汽车）的心脏，目前大部分的EV中搭载的动力电池是锂离子电池。可以说“没有锂离子电池，就没有今天的EV”，锂离子电池发挥了非常大的作用。本文将介绍锂离子电池与EV的关系。
关键字：EV、电动汽车、锂离子电池、一次电池、二次电池、能量密度
锂离子电池的开发者被授予诺贝尔化学奖
2019年的诺贝尔化学奖授予了以吉野彰博士（旭化成株式会社名誉教授、名城大学教授）为首的3位锂离子电池的开发者。
锂离子电池作为智能手机和个人电脑的电源推进了移动互联网社会的实现，后又用作EV的动力电池，以及随着家庭用蓄电池的普及等减少化石燃料的使用的同时，促进可再生能源的利用，成为解决环境和能源问题的突破口，基于此，瑞典皇家科学院对锂离子电池的发明做出了高度评价。
那么锂离子电池究竟具有什么样的结构和优势呢？
锂离子在正负极之间来回移动
电池大致可以分为两类，一次性使用的一次电池，以及可充放电的二次电池（又叫蓄电池）。
锂离子电池在分类上属于二次电池。
锂电池的构造和机制如下图所示。通过锂离子在正负极之间的移动实现充电和放电。
1984年，吉野博士发现含有碳元素的材料可以作为负极材料，并且确立了实用化的目标。在此基础上，1991年索尼在世界上首次成功生产出手机用电池。
因能量密度高，非常适合作为EV的动力电池
锂离子电池出现较晚，之所以从上世纪90年代开始在世界上迅速普及，其原因在于与原来主流的铅电池、镍镉电池以及镍氢电池等二次电池相比，锂离子电池具有很多优势，并且适应时代的需求。
主要的优势有以下三点：
1. 能量密度高（使电池的小型化和轻量化成为可能）
无论是体积能量密度（1L体积的电池存储的电量：单位Wh/L）还是重量能量密度（1kg重量的电池存储的电量：单位Wh/kg），锂离子电池都是镍镉电池或镍氢电池的3倍左右。因而，电池的小型化和轻量化成为可能。
2. 电压高
锂离子电池的电压为3.7V，是镍镉电池（1.2V）和镍氢电池（1.2V）的3倍左右。
3. 循环寿命长
可快速充电，且可反复充放电（约3500次）。
对于寻求小型化、轻量化，且能反复充电使用的电池，具有以上优点的锂离子电池是最合适的选择。
例如，从上世纪90年代开始兴起的IT革命中，锂离子电池被用于智能手机和个人电脑上，世界进入了极具便利性的移动互联网社会。
进入21世纪后，防止地球变暖的呼声日益高涨，锂离子电子被选中并开始应用于不产生CO2的EV上，为解决环境和能源问题提供了光明的前景。
此外，2010年三菱汽车推出的i-MiEV，成为世界首款采用锂离子电池的量产型EV。此后，EV和PHEV等量产型电动汽车中所搭载的动力电池，几乎全部是锂离子电池。
续航距离达到400km，性能逐渐提升
EV等电动汽车上搭载的用于提供动力的锂离子电池，在最近10年里通过不断改良电池机构以及电极材料等，性能不断提高。
比如说，最开始，重量能量密度仅约为100Wh /kg（最初i-MiEV上搭载的电池），如今已经提高到约250Wh/kg，是原来的2~3倍。与此同时，电池的小型化和轻量化也不断取得进步。
搭载性能提升的锂离子电池后，EV的续航距离最高可达400km。对比最初i-MiEV续航距离160km（10~15模式），锂离子电池的性能提升的程度是显而易见的。然而，如此高性能的锂离子电池，也差不多接近了性能的极限。从重量能量密度上来说，500~600Wh/kg被认为是极限。
即使是创造了锂离子电池的吉野博士，也在2018年发表了类似消极的言论。
“考虑到能量密度与安全性的平衡，能量密度的提升是有界限的。随着市场规模的扩大，出现了钴等资源不足的问题， 2025年后锂电池将不再是主流。”（东洋经济周刊2018年3月31日刊）
锂离子电池具有几个难以解决的根本性弱点。
最典型的就是电池内部的电解液容易泄漏和起火。由于EV比其他一般的产品使用的电池容量更大，因此在产品化以及设计电池的搭载数量和方式时必须考虑到其中的危险性。
另外，电解液不耐高温，当温度超过80℃时，电池的性能（输出电压）就会下降。因此，现在的EV只能牺牲原本锂离子电池带来的小型化和轻量化的优点，确保电池冷却系统的空间。
虽然这些弱点得到了有效地应对，但正如吉野博士所说，当为了延长续航距离而进一步提高能量密度，并且增加搭载数量时，平衡很可能会在瞬间被打破。
EV动力电池在续航距离等性能方面已经达到极限了吗？
并非如此。目前，业界正在致力于性能优于锂离子电池的新一代电池的研发，并试图将其作为EV动力电池投入实用。如果其中的某一种能够实现实用化，EV电池的性能将有望得到极大的提升。
吉野博士在获得诺贝尔化学奖后，接受杂志采访时也曾说过，“新一代电池中最受期待的是全固态电池。”
翻译：肖永红
审校：李涵、贾陆叶
统稿：李淑珊
●对诺贝尔化学奖获得者吉野彰的采访（前篇）| 锂离子电池可以解决环境问题吗？
●对诺贝尔化学奖获得者吉野彰的采访（后篇）| 全固态电池开发中LIBTEC与DNP的意外联系
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