在这些年的发展中，特别是高速发展的新能源车，对电池的能量密度、功率密度、安全性、长寿命、低成本等都提出了全方位的要求。我们国家也面临国际的竞争，这些年从日本、美国、英国、欧盟都提出了一些动力电池的国家计划，我们国家在科技部也部署了十三五、十四五相关的重大专项，包含了电池和燃料电池的发展。从这个角度来看，西方还是要加强基础研究，希望在源头上能够进一步布局，抢占制高点。我们国家应该在加强基础研究方面要发力，我特别强调基础研究方面，这样才能从源头上解决科技自立自强，希望能够主导新一代电池的发展。今天就由华南电子展小编为你解读更多行业新趋势。
从现有动力电池挑战来讲，就是资源，我们锂的提取有一定的难度，包括镁锂比较高，气候也比较恶劣，虽然我们锂电池的产量世界，但是锂的资源70%是进口，这也是一个很大的依赖。另外，如果从能量密度来分析，也接近限，我们现在很多应用场景，希望有更长的续驶里程。在安全上也是不可避免的，举个例子，比如电动车行使过程中，工况是随时变化的，电压、电流、功率速度都在变化，这个变化给我们的材料和界面带来很多的冲击，就会带来损害，导致事故发生，也是需要解决的。还有一个是使用环境，特别是现在一些深海探测、深空探测，都需要有更好的适应性。需要我们从材料角度、从界面的角度，都要解决一些关键的科学问题，从系统的几个层次来开展相应的技术研究。从新材料、新机制和新体系三个方面来开展原创性的研究，这方面我们有些布局，比如前几年推动的在国家设立重大技术研究的科学计划，经过几年的发展，去年已经立项，今年开始发布指南。
在电池体系里，我们核心的还是材料，从现在材料到将来的材料，一步一步发展，核心的是锂金属问题，用锂金属作为负，高压高比容量材料作为正，不可避免带来一些安全性的问题，先是在锂负的保护方面，通过构建人工SEI膜，核心的还是要抑制锂枝晶生长，能够找到相应的添加剂，有效的解决问题。
从提升电池的动力性能来看，材料结构非常重要，举个例子，我们对同样的材料，调控层状正材料的表面结构，强化锂离子传输过程，显著提升锂离子电池的能量密度和功率密度。另外，强化离子电池中“三传”过程，包括锂离子传输通道、电子传输通道、电池热传出等，这些方面都是提升电池安全性性能。
燃料电池其实是一个小型“化工厂”，是非常复杂的，包含了三相界面、四类传输通道。还包括跨尺度、多相界面、多通道传输、多场耦合。这里面有两个方面的问题需要考虑，个就是氢气的来源，从成本来看，目前电解水的成本是高的，杂质比较少，工业上存在大量廉价的重整氢、副产氢，因含有毒化物种，无法使用。因此要发展阳抗毒化催化剂，我们只让氢气到达反应界面，阻挡其他物质。我们这个方面怎么做？如构筑分子选择性通道，只让氢气能够达到反应位点进行反应，就能够实现有效抗毒化，这是一个方向。另外一个方向，氢氧燃料电池，对催化剂的要求是高催化活性、高稳定性、长寿命，目前只有铂族金属可以用，但铂族金属资源少，价格也是比较昂贵的。当前铂基催化剂被少数几家国际公司所垄断，比如庄信万丰、优美科等等，要适应我国的燃料电池汽车工业的快速发展，研发催化活性和稳定性更高的催化剂并实现商品化应用是关键，希望我国的催化剂产业要跟上，如果不解决这个问题，大规模发展是不可能的。
燃料电池催化剂研究前沿，一是提高铂金属利用率，另一个是开发非贵金属催化剂。目前有前景的非贵金属催化剂是热解型M/N/C材料，活性目前是好的，稳定性也是好的。这有几个方面的关注，活性位点局域电子结构，这个结构是怎样的？活性怎么样？这是一个焦点，我们有更好的调控，得到更好的活性。在这个里面，涉及到三相反应界面，氧气、电子、离子传输，所以传输管理也是非常重要的方面，要通过各方面的构筑。第三就是在原子分子的过程强化，需要加强过程。通过这样的发展，可以不断提升非贵金属催化剂燃料电池功率密度。
后做一个总结，我们国家的新能源汽车拥有量超过1300万辆，占世界新能源汽车总量的一半以上，在碳达峰、碳中和的目标下，这个发展速度还会更快。这样的需求对于动力电池、燃料电池，提出了越来越高的要求，这是全方位的，对能量密度、功率密度、安全性、使用寿命、端环境适用性和降低成本等方面都有更高的要求，所以我们在这个方面需要进一步加强技术研究。不光是解决瓶颈卡脖子技术问题，要从源头上来实现超越，从这个方面推进我们国家自立自强的根基，希望能够通过这样的努力，能够主导下一代动力电池、燃料电池的发展。
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文章来源：电动汽车百人会