?。?）碳基材料

　　包括主要未來的發(fā)展將主要集中在高功率石墨類負(fù)極及非石墨類高容量碳負(fù)極（軟碳、硬碳等），以滿足未來動力和高能電池的需求。新型碳材料：如碳納米管（CNT），石墨烯，由于具有特殊的一維和二維柔性結(jié)構(gòu)、優(yōu)良的導(dǎo)熱性和導(dǎo)電特性，降低其成本朝著高能量密度、高循環(huán)特性和低成本的方向發(fā)展。

　?。?）非碳材料

　　LTO可類比于碳基材料，F(xiàn)e，Ge，Sn，Si等金屬或者半導(dǎo)體材料是現(xiàn)今研究的熱點(diǎn)，圍繞著包覆，表面改性，納米化，復(fù)合化等方向以期降低其體積膨脹而能形成穩(wěn)定的SEI膜，這類金屬材料的比容量尤其是Si，很高，應(yīng)該是下一代鋰離子電池理想的正極材料，不過其體積膨脹和SEI不穩(wěn)定的問題至今仍沒有很好的解決，也從一定程度上制約了其發(fā)展，特別是體積能量密度相對于石墨負(fù)極的優(yōu)勢遠(yuǎn)不如理論計(jì)算結(jié)果，因此對于應(yīng)用上也不是絕對的優(yōu)勢，最終，鋰電池的負(fù)極材料很可能還是回歸到Li單質(zhì)本身，金屬鋰可充放鋰電池、全固態(tài)鋰電池、鋰硫電池以及鋰空電池等新型電池正在被大量研究。

　　2.電解質(zhì)材料

　　主要是要提高電解質(zhì)的電壓窗口，降低成本，電解液的溫度適用范圍，提升固態(tài)電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率，控制形成穩(wěn)定的SEI膜幾方面進(jìn)行考慮。

　　<1>.液態(tài)電解質(zhì)：　　

　　現(xiàn)階段，一般都是使用LiPF6，EC加一種或幾種線性碳酸酯作為溶劑，通過加入不同的添加劑和采用不同的溶劑以及替換不同的鋰鹽，來試驗(yàn)各種類型和場合，因?yàn)長IPF6/EC：DMC電解質(zhì)體系的工作溫度范圍為-20～50℃?，F(xiàn)階段也有不少嘗試使用離子液體，它的溫度范圍更寬且蒸汽壓更低，電化學(xué)性能好且電化學(xué)穩(wěn)定，但是非常貴（戴宏杰教授的鋁離子電池Nature就是用的一種離子液體），再就是發(fā)展凝膠/固態(tài)電解質(zhì)；其次就是高壓電解質(zhì)以通過提純?nèi)軇?、采用離子液體、氟代碳酸酯、添加正極表面膜添加劑等來解決，同樣發(fā)展固體電解質(zhì)也能顯著提高電壓范圍。

　　<2>凝膠電解質(zhì)

　　常用的凝膠型聚合物電解質(zhì)基體有：聚丙烯腈（PAN）、聚氧化乙烯（PEO）、聚甲基丙烯酸、甲酯（PMMA）、聚偏氟乙烯（PVDF）等。凝膠型聚合物電解質(zhì)對環(huán)境的污染小，使用的安全性能更好，在電池市場中倍受青睞。近幾年，發(fā)展的趨勢是通過納米粒子（常用的無機(jī)填料有SiO2、Al2O3）改性共聚或共混等手段，得到有較高孔隙率較低電阻較高抗撕裂強(qiáng)度較好抗酸堿能力和良好彈性的電解質(zhì)膜。

　　<3>固態(tài)電解質(zhì)

　　固體電解質(zhì)一般又稱為快離子導(dǎo)體，要求具有較高的離子導(dǎo)電性、低的電子導(dǎo)電性和低活化能。說實(shí)話，我覺得固態(tài)電解質(zhì)應(yīng)該是鋰離子電解質(zhì)的終極BOSS，其提出就是要解決現(xiàn)階段鋰離子電解質(zhì)的所有問題，所以發(fā)展目標(biāo)就是從根本上解決目前所使用的鋰離子電池安全性問題，提高能量密度、循環(huán)性、服役壽命、降低電池成本等等。

　　3.發(fā)展與展望

　　當(dāng)解決了金屬鋰枝晶和安全上的一些問題時(shí)，鋰金屬很可能成為鋰電池的最終負(fù)極材料。下圖是一篇文獻(xiàn)中從理論計(jì)算的角度上對于鋰電池的發(fā)展規(guī)劃，由鋰離子電池向鋰金屬電池，再到鋰燃料電池的轉(zhuǎn)化。

　　因此，基于這一點(diǎn)：對鋰電池而言，從能量密度逐年增長的角度考慮， 可充放鋰電池今后的發(fā)展趨勢可能是：

　　<1>. 采用高容量正極、高電壓正極，高容量負(fù)極的新一代鋰離子電池，如以 LiNi1/2Mn3/2O4，xLi2MnO3（1–x）LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 為正極， 高容量 Si 基材料為負(fù)極的鋰離子電池。

　　<2>以金屬鋰為負(fù)極的可充放鋰電池。氟化石墨（CF）n 的工作電壓在 2.9 V，儲鋰容量為 800 mAh/g，Li/（CF） n 電池具有較高的質(zhì)量能量密度，但是目前還無法循環(huán)。其它鋰電池，如Li/FeF3、Li/MnO2、Li/FeS2 電池循環(huán)性、安全性等綜合性能還不能全面滿足應(yīng)用的要求。

　　預(yù)計(jì)首先實(shí)現(xiàn)的有可能是以金屬鋰為負(fù)極，采用現(xiàn)有鋰離子電池正極材料的可充放鋰電池。

　　<3>最終發(fā)展的高能量密度電池應(yīng)該是以金屬鋰為負(fù)極，O2、H2O、CO2、S 為正極的可充放鋰電池。

　　參考文獻(xiàn)： （其實(shí)有一些英文文獻(xiàn)，太懶就不引了，還有些前面不小心關(guān)了，也就忘記加上了）

　　1.李泓等.鋰電池基礎(chǔ)科學(xué)問題系列論文[推薦閱讀]

　　2.唐致遠(yuǎn),盧星河,張娜,劉國強(qiáng). 鋰離子電池正極材料的研究現(xiàn)狀與展望[A]. 2005中國儲能電池與動力電池及其關(guān)鍵材料學(xué)術(shù)研討會論文集[C]. 2005

　　3.于鋒,張敬杰,王昌胤,袁靜,楊巖峰,宋廣智. 鋰離子電池正極材料的研究現(xiàn)狀與展望[J]. 化學(xué)進(jìn)展. 2010（01）

　　4.吳超, 崔永麗, 莊全超, 等. 基于轉(zhuǎn)化反應(yīng)機(jī)制的鋰離子電池電極材料研究進(jìn)展[J]. 化學(xué)通報(bào), 2011, 74（11）.

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