动力电池技术是电动汽车发展的瓶颈，世界各国都在研发可满足整车要求的、可靠性高的动力电池。目前应用于电动汽车的动力电池主要有铅酸电池、镍氢电池、锂离子电池。相比较而言，动力锂离子电池在能量密度、功率密度和循环寿命等方面具有突出的优势，随着技术的逐渐发展，动力锂电池将成为电动汽车用动力电池的主流。
车用动力锂电池按正极材料的不同，目前批量应用的主要有锰酸锂、磷酸铁锂、镍钴锰锂和镍钴铝多元材料。为使纯电动汽车和混合动力汽车在其动力电池每次充满电后，能与同级内燃机汽车每次注满油后可续驶同样距离，则纯电动汽车所用动力电池的能量密度应达到5 0 0 - 7 0 0 W h / k g ， 1k g 汽油中所包含的能量比1 k g 动力电池存储的能量高5 0 - 1 0 0 倍。而目前， 日产聆风( L e a f)电动车采用先进的叠层式全固态电解质的锰酸锂动力电池单体电池能量密度为1 4 0 W h / k g ， 与5 0 0 - 7 0 0 W h / k g 相差4 - 5 倍， 且循环寿命低，成本昂贵。
为了大幅提高动力锂离子电池的能量密度、功率密度以及安全性，必须研究开发新型正负极材料以及与之相匹配的电解质体系，同时研究开发全（半）固态锂电池新体系。基于此，团队制定了三步走的行动计划：第一步，设计合成新型高容量、高电压正极材料，并探讨它们与新型高容量负极材料的优化组合；第二步，探索相互匹配的新型稳定的5V电解液，设计研制新型高能量密度动力锂电池，全面评估新型动力锂电池的安全性和稳定性；第三步，为了进一步提高电池的安全性，研究开发全固态或半固态锂电池新体系。目前，团队主要集中实施第一步行动计划，即研究开发比容量超过200 mAh/g的新型正极材料（特别是富锂锰系固溶体Li 2 M n O 3 - L i M O 2正极材料），或是使用能够将目前只有4 V 左右的对锂电位提高到5 V 左右的5 V 类正极材料（ 如锂镍锰氧化物L i N i 0 . 5 M n 1 . 5 O 4 ），以大幅提高锂电池的能量密度。另外，团队也将积极探索多电子体系的正极材料（如L i 2 M P O 4 F ， L i 2 M S i O 4 , L i 2 M P 2 O 7 ， S等）。
尽管上述新型正极材料具有很高的能量密度， 但在实际使用中， 会受到电解液溶液的限制， 很多能量不能发挥。而且一般有机碳酸酯电解液与高电压正极不相匹配，在充电过程中会导致电解液分解，放出气体造成安全性问题。为此，团队将实施第二步行动计划，研究开发一类与新型正极材料匹相配的5V电解液，使新型正极材料能在动力锂电池中得到实际应用。可以预期， 使用新型正极材料的锂电池能量密度可达到2 5 0 W h / k g ，约为目前动力电池能量密度的两倍，也就是说， 新型动力锂电池可以让电动车的续驶里程达到3 0 0 - 4 0 0 公里， 然而， 这仍然与人们对电动车要有6 0 0 公里的续驶里程相差甚远。为了彻底解决动力锂电池的能量密度和安全性的瓶颈问题，让电动汽车跑得更远、更快、更安全，动力锂电池必将全面走向“ 固态化” 时代。为此，团队同时启动第三步行动计划，研究开发新型的全固态锂电池和半固态循环锂电池系统。
全固态锂电池： 除了电解质由液态替换为固态之外，正负极均采用与现有锂离子电池相同的材料。其固体电解质大致分为无机电解质与高分子电解质两类，无机固体电解质可进一步分成为硫化物和氧化物两类。下图描绘了新一代动力锂电池的发展路径，综合评估其中几种高能量密度动力锂电池，离实用最近的还属全固态锂电池，原因在于：（1）其高安全性及宽电化学位窗口，有望大大推动动力电池的发展；（2）将大大改变包括制造方法在内的现有概念：不使用液体，可简化外壳；（3）通过层叠多个电极，电池单元内形成串联，可制造出12V 及24V的大放电电压电池单元等前所未有的电池。目前，国际主要电池制造企业和汽车企业开始致力于全固体锂电池的研发，包括日本丰田汽车公司、出光兴产、三星横滨研究等采用硫化物无机材料作为固体电解质，正负极均采用与现有锂离子充电电池相同的材料，实现了接近实用水准的输出特性及超过现有锂离子充电电池的充放电寿命。理论上，电池能量密度可由目前的100～150 Wh/kg提高至约500 Wh/kg。预计到2015年将陆续地看到量产试制品。未来如何使动力锂电池容量再提高一倍（ E V 续驶里程超过5 0 0 k m ） ， 提高大电流充放电性能是最关键的问题。团队的思路就是高性能的材料、高质量的设计、高效率的系统。作为团队在研发领域的前瞻布局，下一步团队的路在何方——大尺寸板式全固态电池单元构制以获得电动汽车的高安全性大容量动力电池！可以预见，在全固态锂动力电池系统应用到电动汽车还有很多的问题和困难，团队正以不断积蓄的热情，随时准备着为征服、战胜前行之路的挑战而努力、拼搏——人生路 处处风雨阻；莫畏难 有志者事成！
半固态循环锂电池系统（如上图所示）：以现有常规锂离子电池为基础，通过采用全新循环供料系统，使正极甚至负极活性材料区实现可置换式循环实用模式。这一新式装置类似于一个可移动的高能量密度液流电池，通过采用全新设计，使锂电池作为动力电源使用过程中，可不断更新提供电化学能量的活性材料，从而大幅度提高电池能量密度和活性材料的使用效率，并将电池成本降低至目前的1/6。但是，这一研究也面临着很多的困难，主要是需要完全更新现阶段电极材料的构建思路，材料的重建是一个很复杂的过程，涉及到复杂的表面化学以及电解液不可预料的副反应，还有难于解决的结构问题。团队需要在这些重建过程中一次一次面临挑战；在一次次挑战中一步一步向前迈进。
动力锂电池技术研究团队