數碼終端產品的大屏幕化

、功能多樣化後
，對電池的續航提出了新的要求。當前鋰電材料克容量較低
，不能滿足終端對電池日益增長的需求。

 

矽碳複合材料作為未來負極材料的一種，其理論克容量約為4200mAh/g以上,比石墨類負極的372mAh/g高出了10倍有餘，其產業化後，將大大提升電池的容量。現在矽碳複合材料存在的主要問題有：

 

充放電過程中
，體積膨脹可達300%，這會導致矽材料顆粒粉化，造成材料容量損失。同時吸液能力差。

 

循環壽命差。目前正在通過矽粉納米化，矽碳包覆、摻雜等手段解決以上問題，且部分企業已經取得了一定進展。

 

 

近年來，國內對鈦酸鋰的研發熱情較高，鈦酸鋰的優勢主要有：

 

循環壽命長(可達10000次以上)

，屬於零應變材料(體積變化小於1%)
，不生成傳統意義的SEI膜
；

 

安全性高。其插鋰電位高
，不生成枝晶，且在充放電時，熱穩定性極高；

 

可快速充電。

 

目前限製鈦酸鋰使用的主要因素是價格太高，高於傳統石墨，另外鈦酸鋰的克容量很低，為170mAh/g左右。隻有通過改善生產工藝
，降低製作成本後

，鈦酸鋰的長循環壽命、快充等優勢才能發揮作用。結合市場及技術

，鈦酸鋰比較適合用於對空間沒有要求的大巴和儲能領域。

 

 

石墨烯自2010年獲得諾獎以來，廣受全球關注，特別在中國。國內掀起了一股石墨烯研發熱潮，其具諸多優良性能，如透光性好，導電性能優異、導熱性較高
，機械強度高。石墨烯在鋰離子電池中的潛在應用有：

 

作負極材料。石墨烯的克容量較高，可逆容量約700mAh/g,高(gao)於(yu)石(shi)墨(mo)類(lei)負(fu)極(ji)的(de)容(rong)量(liang)。另(ling)外(wai)，石(shi)墨(mo)烯(xi)良(liang)好(hao)的(de)導(dao)熱(re)性(xing)能(neng)確(que)保(bao)其(qi)在(zai)電(dian)池(chi)體(ti)係(xi)中(zhong)的(de)穩(wen)定(ding)性(xing)


，且(qie)石(shi)墨(mo)烯(xi)片(pian)層(ceng)間(jian)距(ju)大(da)於(yu)石(shi)墨(mo)，使(shi)鋰(li)離(li)子(zi)在(zai)石(shi)墨(mo)烯(xi)片(pian)層(ceng)間(jian)擴(kuo)散(san)通(tong)暢(chang)
，有(you)利(li)於(yu)提(ti)高(gao)電(dian)池(chi)功(gong)率(lv)性(xing)能(neng)。由(you)於(yu)石(shi)墨(mo)烯(xi)的(de)生(sheng)產(chan)工(gong)藝(yi)不(bu)成(cheng)熟(shu)，結(jie)構(gou)欠(qian)穩(wen)定(ding)，導(dao)致(zhi)石(shi)墨(mo)烯(xi)作(zuo)為(wei)負(fu)極(ji)材(cai)料(liao)仍(reng)存(cun)在(zai)一(yi)定(ding)問(wen)題(ti)
，如(ru)首(shou)次(ci)放(fang)電(dian)效(xiao)率(lv)較(jiao)低(di)，約(yue)65%;循環性能較差;價格較高，明顯高於傳統石墨負極。

 

作為正負極添加劑，可提高鋰電池的穩定性、延長循環壽命
、增加內部導電性能。

 

鑒於石墨烯當前的批量生產工藝不成熟、價格高昂、性能不穩定，石墨烯將率先作為正負極添加劑在鋰離子電池中使用。

 

 

碳納米管是一種石墨化結構的碳材料，自身具有優良的導電性能，同時由於其脫嵌鋰時深度小、行程短，作為負極材料在大倍率充放電時極化作用較小
，可提高電池的大倍率充放電性能。

 

缺點：碳納米管直接作為鋰電池負極材料時
，會存在不可逆容量高、電壓滯後及放電平台不明顯等問題。如Ng等采用簡單的過濾製備了單壁碳納米管
，將其直接作為負極材料
，其首次放電容量為1700mAh/g，可逆容量僅為400mAh/g。

 

碳納米管在負極中的另一個應用是與其他負極材料(石墨類、鈦酸鋰
、錫基、矽基等)複合，利用其獨特的中空結構、高導電性及大比表麵積等優點作為載體改善其他負極材料的電性能。

 

 

高容量是鋰電池的發展方向之一
，但當前的正極材料中磷酸鐵鋰的能量密度為580Wh/kg,鎳鈷錳酸鋰的能量密度為750Wh/kg
，都偏低。富鋰錳基的理論能量密度可達到900Wh/kg
，成為研發熱點。

 

富鋰錳基作為正極材料的優勢有：1
、能量密度高;2、主要原材料豐富。由於開發時間較短，目前富鋰錳基存在一係列問題：1、首次放電效率很低;2、材料在循環過程析氧，帶來安全隱患;3、循環壽命很差;4
、倍率性能偏低。

 

目前解決這些問題的手段有包覆、酸處理
、摻雜、預循環、熱處理等。富鋰錳基雖然克容量優勢明顯，潛力巨大，但限於技術進展較慢，其大批量上市還需時間。

 

 

一直以來，動力電池的路線存在很大爭議，因此磷酸鐵鋰、錳酸鋰
、三元材料等路線都有被采用。國內動力電池路線以磷酸鐵鋰為主
，但隨著特斯拉火爆全球，其使用的三元材料路線引起了一股熱潮。

 

磷(lin)酸(suan)鐵(tie)鋰(li)雖(sui)然(ran)安(an)全(quan)性(xing)高(gao)，但(dan)其(qi)能(neng)量(liang)密(mi)度(du)偏(pian)低(di)軟(ruan)肋(lei)無(wu)法(fa)克(ke)服(fu)
，而(er)新(xin)能(neng)源(yuan)汽(qi)車(che)要(yao)求(qiu)更(geng)長(chang)的(de)續(xu)航(hang)裏(li)程(cheng)
，因(yin)此(ci)長(chang)期(qi)來(lai)看(kan)，克(ke)容(rong)量(liang)更(geng)高(gao)的(de)材(cai)料(liao)將(jiang)取(qu)代(dai)磷(lin)酸(suan)鐵(tie)鋰(li)成(cheng)為(wei)下(xia)一(yi)代(dai)主(zhu)流(liu)技(ji)術(shu)路(lu)線(xian)。

 

鎳鈷錳酸鋰三元材料最有可能成為國內下一代動力電池主流材料。國內陸續推出三元路線的電動車，如北汽E150EV、江淮IEV4、奇瑞EQ、蔚藍等，單位重量密度較磷酸鐵鋰電池有很大提升。

 

 

隔膜對鋰電池的安全性至關重要，這要求隔膜具有良好的電化學和熱穩定性，以及反複充放電過程中對電解液保持高度浸潤性。