鋰電池材料未來的發(fā)展趨勢是什么?比如,石墨負(fù)極終究會被取代,但是硅電極,金屬氧化物電極等等哪個(gè)才是未來的主力。鋰離子電池之后,鋰空氣電池,鋰硫電池等等未來誰會是接班人?
zola rao/文
寫的只能是自己的一點(diǎn)見解,這可是個(gè)浩大的工程,夠出一本書了,我簡單說下吧,主要從科研角度,商業(yè)上不太懂。
請跟我念兩遍:鋰離子的趨勢,使鋰離子電池具有較高的能量密度、功率密度,較好的循環(huán)性能及可靠的安全性能。
所以,一切鋰電的研究方向應(yīng)該是往著這個(gè)方向發(fā)展的。發(fā)展的話,從材料上應(yīng)該是正極材料,負(fù)極材料和電解質(zhì)材料。
1.電極材料
正極材料
?。?)傳統(tǒng)正極材料(LiCoO2、LiMn2O4、LiFePO4等)的基礎(chǔ)上,發(fā)展相關(guān)的各類衍生材料,通過摻雜、包覆、調(diào)整微觀結(jié)構(gòu)、控制材料形貌、尺寸分布、比表面積、雜質(zhì)含量等技術(shù)手段來綜合提高其比容量、倍率、循環(huán)性、壓實(shí)密度、電化學(xué)、化學(xué)及熱穩(wěn)定性。
?。?)而三元材料(LiNixCoyMn1-x-y)和富鋰材料(Mn基和V基)具有較大的開發(fā)與技術(shù)研究空間和廣闊的應(yīng)用前景。因此,鎳鈷錳三元材料、富鋰錳基釩基材料、性能優(yōu)異的復(fù)合正極材料、以及高效節(jié)能的聚陰離子團(tuán)正極材料是未來鋰離子電池正極材料的主流;開發(fā)更加高效節(jié)能的新型正極材料來克服和取代現(xiàn)有的存在缺陷的正極材料也是研究的熱點(diǎn)。
(3)一系列的過渡金屬氟化物、氧化物、硫化物以及氮化物被證實(shí)可以實(shí)現(xiàn)多電子轉(zhuǎn)移,實(shí)現(xiàn)很高的容量?;谵D(zhuǎn)化反應(yīng)機(jī)制而實(shí)現(xiàn)儲鋰功能的電極材料具有比基于鋰離子嵌入脫出機(jī)制的傳統(tǒng)鋰離子電池電極材料高出2~4倍以上的比容量。不過還存在很多問題需要解決,這類材料的研究相對比較少,機(jī)制上還有很多說不清楚的地方。
?。?)看文獻(xiàn)中,還有人做過有機(jī)正極材料,主要是分為導(dǎo)電聚合物、含硫化合物、氮氧自由基化合物和羰基化合物等,(具體的我了解的不是很多,如果有了解的希望能夠補(bǔ)充)。
其中P1、P2為有機(jī)電極材料(可以是小分子也可以是聚合物),M+,A+為摻雜的正負(fù)離子,通常為Li+、Na+、(C4H9)4N+和Cl\ CICV、PF6-等。P1-M+,P2+A-、PI+A-、P2-M+為摻雜后的有機(jī)電極材料。
負(fù)極材料