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。

 

相關研發企業：目前各大材料廠商紛紛在研發矽碳複合材料，如BTR、斯諾、星城石墨、湖州創亞
、上海杉杉、華為、三星等。國內負極材料企業研發矽基材料的情況是：大部分材料商都還處於研發階段

，目前隻有上海杉杉已進入中試量產階段。

 

 

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：1.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；2.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；3.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,gaoyushimoleifujiderongliang。lingwai，shimoxilianghaodedaorexingnengquebaoqizaidianchitixizhongdewendingxing，qieshimoxipiancengjianjudayushimo，shililizizaishimoxipiancengjiankuosantongchang
，youliyutigaodianchigonglvxingneng。youyushimoxideshengchangongyibuchengshu
，jiegouqianwending，daozhishimoxizuoweifujicailiaorengcunzaiyidingwenti，rushoucifangdianxiaolvjiaodi，yue65%;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。

 

linsuantielisuirananquanxinggao，danqinengliangmidupiandiruanleiwufakefu

，erxinnengyuanqicheyaoqiugengchangdexuhanglicheng，yincichangqilaikan
，keronglianggenggaodecailiaojiangqudailinsuantielichengweixiayidaizhuliujishuluxian。

 

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。

 

塗覆隔膜是指在基膜上塗布PVDF等膠黏劑或陶瓷氧化鋁。塗覆隔膜的作用是：1

、提高隔膜耐熱收縮性，防止隔膜收縮造成大麵積短路;2、塗覆材料熱傳導率低，防止電池中的某些熱失控點擴大形成整體熱失控。

 

 

在(zai)塗(tu)覆(fu)隔(ge)膜(mo)中(zhong)，陶(tao)瓷(ci)塗(tu)覆(fu)隔(ge)膜(mo)主(zhu)要(yao)針(zhen)對(dui)動(dong)力(li)電(dian)池(chi)體(ti)係(xi)
，因(yin)此(ci)其(qi)市(shi)場(chang)成(cheng)長(chang)空(kong)間(jian)較(jiao)塗(tu)膠(jiao)隔(ge)膜(mo)更(geng)大(da)，其(qi)核(he)心(xin)材(cai)料(liao)陶(tao)瓷(ci)氧(yang)化(hua)鋁(lv)的(de)市(shi)場(chang)需(xu)求(qiu)將(jiang)隨(sui)著(zhe)三(san)元(yuan)動(dong)力(li)電(dian)池(chi)的(de)興(xing)起(qi)而(er)大(da)幅(fu)提(ti)升(sheng)。

 

用於塗覆隔膜的陶瓷氧化鋁的純度、粒徑、形貌都有很高要求，日本


、韓國的產品較成熟，但價格比國產的貴一倍以上。國內目前也有多家企業在研發陶瓷氧化鋁，希望減少進口依賴。

 

 

提高電池能量密度乃鋰電池的趨勢之一，目前提高能量密度方法主要有兩種：一種是提高傳統正極材料的充電截止電壓

，如將鈷酸鋰的充電電壓提升至4.35V、4.4V。但靠提升充電截止電壓的方法是有限的，進一步提升電壓會導致鈷酸鋰結構坍塌，性質不穩定;另一種方法則是開發充放電平台更高的新型正極材料，如富鋰錳基、鎳鈷酸鋰等。

 

正極材料的電壓提升後，需要與之配套的高電壓電解液

，添加劑對電解液的高電壓性能起到關鍵性作用
，其成為近年來的研發重點。

 

 

目前正極材料主要使用PVDF做粘結劑，用有機溶劑進行溶解。負極的粘結劑體係中有SBR、CMC、hanfuxitingjuhewudeng
，yehuiyongdaoyoujirongji。zaidianjipianzhizuoguochengzhong，xuyaojiangyoujirongjihongganhuifa
，zhejiwuranhuanjing，youweihaiyuangongjiankang。ganzaozhengfaderongjixuyongteshudelengdongshebeishoujibingjiayichuli，qiehanfujuhewujiqirongjijiageanggui
，zengjialelidianchideshengchanchengben

 

另外
，SBR/CMC粘結劑在加工過程中易粘輥，且難以用於正極片製備
，使用範圍受到限製。

 

出於環保、降低成本

、增加極片性能等需求考量，水性粘結劑的開發勢在必行。