1.电极材料

      （1）正(zheng)极材料

      a.传统正极材料(LiCoO2、LiMn2O4、LiFePO4等)的基础上，发展相关的各(ge)类衍生材料，通过掺(chan)杂、包覆、调整微观结构、控制材料形(xing)貌、尺寸分布、比表(biao)面(mian)积(ji)、杂质含量(liang)等技术(shu)手(shou)段来综合提高其比容(rong)量(liang)、倍率、循环性、压实密度、电(dian)化学(xue)、化学(xue)及热稳定性。

      b.而三元材(cai)(cai)料(liao)(liao)(LiNixCoyMn1-x-y)和富(fu)锂材(cai)(cai)料(liao)(liao)(Mn基(ji)(ji)和V基(ji)(ji))具有较大(da)的(de)(de)(de)开发(fa)与技术研究空(kong)间和广阔(kuo)的(de)(de)(de)应用(yong)前景(jing)。因(yin)此(ci)，镍钴锰三元材(cai)(cai)料(liao)(liao)、富(fu)锂锰基(ji)(ji)钒基(ji)(ji)材(cai)(cai)料(liao)(liao)、性(xing)能优异的(de)(de)(de)复(fu)合正极(ji)(ji)材(cai)(cai)料(liao)(liao)、以及高效节(jie)能的(de)(de)(de)聚阴离(li)子(zi)团正极(ji)(ji)材(cai)(cai)料(liao)(liao)是未来(lai)锂离(li)子(zi)电池正极(ji)(ji)材(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)主(zhu)流;开发(fa)更加高效节(jie)能的(de)(de)(de)新型(xing)正极(ji)(ji)材(cai)(cai)料(liao)(liao)来(lai)克服和取代现有的(de)(de)(de)存在缺(que)陷的(de)(de)(de)正极(ji)(ji)材(cai)(cai)料(liao)(liao)也是研究的(de)(de)(de)热点。

      c.一(yi)系列的(de)过(guo)渡(du)金属(shu)氟化(hua)(hua)物、氧化(hua)(hua)物、硫化(hua)(hua)物以(yi)及(ji)氮(dan)化(hua)(hua)物被证(zheng)实可以(yi)实现(xian)多(duo)电(dian)子(zi)转移，实现(xian)很高的(de)容量(liang)(liang)。基(ji)(ji)于转化(hua)(hua)反应机(ji)制(zhi)而(er)实现(xian)储锂(li)功能的(de)电(dian)极材(cai)(cai)料具有比基(ji)(ji)于锂(li)离子(zi)嵌(qian)入(ru)脱出(chu)机(ji)制(zhi)的(de)传(chuan)统锂(li)离子(zi)电(dian)池电(dian)极材(cai)(cai)料高出(chu)2～4倍以(yi)上的(de)比容量(liang)(liang)。不过(guo)还存在很多(duo)问题要解决，这类材(cai)(cai)料的(de)研究相比较较少(shao)，机(ji)制(zhi)上还有很多(duo)说不清楚的(de)地(di)方。

      d.看文献(xian)中，还有(you)人做(zuo)过有(you)机(ji)正极(ji)材料(liao)，重(zhong)要是(shi)分为导电(dian)聚合物(wu)(wu)、含硫(liu)化(hua)合物(wu)(wu)、氮氧自由基化(hua)合物(wu)(wu)和羰基化(hua)合物(wu)(wu)等，(具体的(de)(de)我了(le)解的(de)(de)不是(shi)很多，假如有(you)了(le)解的(de)(de)希望能够补充)。

       其(qi)中(zhong)P1、P2为有机电极材料(可以是小分(fen)子(zi)也(ye)可以是聚(ju)合物),M+,A+为掺杂的正(zheng)负(fu)离子(zi),通(tong)常为Li+、Na+、(C4H9)4N+和(he)Cl\CICV、PF6-等(deng)。P1-M+，P2+A-、PI+A-、P2-M+为掺杂后的有机电极材料。

      （2）负极材料(liao)

      a.碳基材料

      包括重要未来的发展将重要集(ji)中在高功率石墨(mo)类(lei)负极(ji)及非(fei)石墨(mo)类(lei)高容量碳(tan)负极(ji)(软碳(tan)、硬(ying)碳(tan)等)，以满(man)足未来动力(li)和(he)高能电池的需求。新型碳(tan)材料：如碳(tan)纳米(mi)管(CNT)，石墨(mo)烯，由(you)于(yu)具有特殊的一维(wei)和(he)二(er)维(wei)柔性结构、优良的导(dao)热性和(he)导(dao)电特性，降低其成(cheng)本(ben)朝着高能量密度、高循环特性和(he)低成(cheng)本(ben)的方向发展。

      b.非(fei)碳(tan)材料

      LTO可类比于(yu)(yu)碳(tan)基(ji)材(cai)(cai)料(liao)，Fe，Ge，Sn，Si等(deng)金属或(huo)者半(ban)导(dao)体(ti)材(cai)(cai)料(liao)是(shi)(shi)现今(jin)研究的(de)(de)热点(dian)，围绕着包覆，表(biao)面改(gai)性，纳米化，复合化等(deng)方(fang)向以(yi)期降低其(qi)体(ti)积(ji)膨胀而(er)能形(xing)成(cheng)稳定(ding)的(de)(de)SEI膜，这类金属材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)比容量(liang)尤其(qi)是(shi)(shi)Si，很(hen)高，应该是(shi)(shi)下一代(dai)锂(li)(li)离(li)子电池(chi)(chi)理(li)想的(de)(de)正(zheng)极材(cai)(cai)料(liao)，不过其(qi)体(ti)积(ji)膨胀和SEI不稳定(ding)的(de)(de)问题至(zhi)今(jin)仍没有很(hen)好的(de)(de)解决，也从一定(ding)程度上(shang)制约了其(qi)发展，特别是(shi)(shi)体(ti)积(ji)能量(liang)密度相关(guan)于(yu)(yu)石墨负极的(de)(de)优势(shi)远不如理(li)论(lun)计(ji)算结果，因此关(guan)于(yu)(yu)应用上(shang)也不是(shi)(shi)绝对(dui)的(de)(de)优势(shi)，最终，锂(li)(li)离(li)子电池(chi)(chi)的(de)(de)负极材(cai)(cai)料(liao)很(hen)可能还是(shi)(shi)回归到Li单(dan)质(zhi)本身，金属锂(li)(li)可充放(fang)锂(li)(li)离(li)子电池(chi)(chi)、全固态锂(li)(li)离(li)子电池(chi)(chi)、锂(li)(li)硫电池(chi)(chi)以(yi)及锂(li)(li)空电池(chi)(chi)等(deng)新型电池(chi)(chi)正(zheng)在被大量(liang)研究。

      2.电解质材料

      重(zhong)要(yao)是要(yao)提(ti)高电解质(zhi)的电压(ya)窗口，降低成(cheng)本，电解液的温(wen)度适用(yong)范围，提(ti)升固态电解质(zhi)的离(li)子电导率，控制形成(cheng)稳定(ding)的SEI膜几(ji)方面进行考虑。

       （1）液态电解质：

      现阶(jie)(jie)段，一(yi)(yi)般都是使用(yong)(yong)(yong)LiPF6，EC加(jia)一(yi)(yi)种(zhong)或(huo)几(ji)种(zhong)线性(xing)碳(tan)酸酯(zhi)(zhi)作为溶(rong)剂(ji)(ji)，通过加(jia)入不(bu)同(tong)(tong)的添加(jia)剂(ji)(ji)和采(cai)用(yong)(yong)(yong)不(bu)同(tong)(tong)的溶(rong)剂(ji)(ji)以及替换不(bu)同(tong)(tong)的锂(li)盐，来试验各种(zhong)类(lei)型和场合，因为LIPF6/EC：DMC电(dian)(dian)(dian)解质体系(xi)的工作温度范围(wei)(wei)为-20～50℃。现阶(jie)(jie)段也有不(bu)少尝(chang)试使用(yong)(yong)(yong)离子液(ye)体，它的温度范围(wei)(wei)更宽(kuan)且(qie)蒸汽压(ya)更低，电(dian)(dian)(dian)化(hua)学(xue)性(xing)能好且(qie)电(dian)(dian)(dian)化(hua)学(xue)稳定(ding)，但是非常贵(戴宏(hong)杰教(jiao)授的铝离子电(dian)(dian)(dian)池(chi)Nature就是用(yong)(yong)(yong)的一(yi)(yi)种(zhong)离子液(ye)体)，再(zai)就是发展(zhan)凝胶/固态电(dian)(dian)(dian)解质;其次就是高压(ya)电(dian)(dian)(dian)解质以通过提(ti)纯溶(rong)剂(ji)(ji)、采(cai)用(yong)(yong)(yong)离子液(ye)体、氟(fu)代碳(tan)酸酯(zhi)(zhi)、添加(jia)正(zheng)极表面膜添加(jia)剂(ji)(ji)等来解决，同(tong)(tong)样发展(zhan)固体电(dian)(dian)(dian)解质也能显著提(ti)高电(dian)(dian)(dian)压(ya)范围(wei)(wei)。

      （2）凝胶电(dian)解质

       常用的(de)(de)凝胶型聚(ju)(ju)(ju)合物电(dian)解质基(ji)体有：聚(ju)(ju)(ju)丙(bing)烯(xi)腈(PAN)、聚(ju)(ju)(ju)氧化乙烯(xi)(PEO)、聚(ju)(ju)(ju)甲基(ji)丙(bing)烯(xi)酸、甲酯(zhi)(PMMA)、聚(ju)(ju)(ju)偏氟乙烯(xi)(PVDF)等。凝胶型聚(ju)(ju)(ju)合物电(dian)解质对环境(jing)的(de)(de)污(wu)染小，使用的(de)(de)安全性能(neng)更好(hao)，在电(dian)池市场中倍(bei)受青睐。近几年，发展的(de)(de)趋(qu)势是通过纳米粒子(zi)(常用的(de)(de)无(wu)机填(tian)料有SiO2、Al2O3)改性共(gong)聚(ju)(ju)(ju)或(huo)共(gong)混等手段(duan)，得到有较(jiao)高孔隙率较(jiao)低电(dian)阻(zu)较(jiao)高抗撕裂(lie)强度较(jiao)好(hao)抗酸碱能(neng)力(li)和(he)良(liang)好(hao)弹性的(de)(de)电(dian)解质膜。

      （3）固态(tai)电(dian)解质

      固体电解(jie)质(zhi)一般又(you)称为(wei)快(kuai)离(li)(li)子导体，要(yao)求具有(you)较高的离(li)(li)子导电性(xing)、低(di)的电子导电性(xing)和低(di)活化能。说实话(hua)，我(wo)觉得固态电解(jie)质(zhi)应(ying)该是(shi)锂(li)离(li)(li)子电解(jie)质(zhi)的最(zui)终BOSS，其提出(chu)就是(shi)要(yao)解(jie)决现阶(jie)段锂(li)离(li)(li)子电解(jie)质(zhi)的所(suo)有(you)问题(ti)，所(suo)以发展目(mu)标就是(shi)从根本上解(jie)决目(mu)前所(suo)使用(yong)的锂(li)离(li)(li)子电池(chi)安全性(xing)问题(ti)，提高能量密度、循环性(xing)、服役寿(shou)命、降低(di)电池(chi)成本等等。

      3.发(fa)展与展望(wang)

      当解决了金(jin)属锂(li)枝(zhi)晶和(he)安全上(shang)的一些问题(ti)时(shi)，锂(li)金(jin)属很(hen)可能(neng)成为锂(li)离(li)子(zi)电(dian)池(chi)的最终负极材(cai)料(liao)。下图是一篇文献中从理(li)论计算的角度上(shang)关于(yu)锂(li)离(li)子(zi)电(dian)池(chi)的发展规(gui)划，由锂(li)离(li)子(zi)电(dian)池(chi)向锂(li)金(jin)属电(dian)池(chi)，再到锂(li)燃料(liao)动力电(dian)池(chi)的转化。因此，基于(yu)这(zhei)一点：对(dui)锂(li)离(li)子(zi)电(dian)池(chi)而言，从能(neng)量(liang)密度逐年上(shang)升的角度考虑(lv)，可充(chong)放(fang)锂(li)离(li)子(zi)电(dian)池(chi)今(jin)后的发展趋势可能(neng)是：

      采用(yong)高容量正(zheng)(zheng)极、高电压正(zheng)(zheng)极，高容量负(fu)极的新一代锂离(li)子(zi)电池，如以LiNi1/2Mn3/2O4xLi2MnO3(1–x)LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2为(wei)正(zheng)(zheng)极，高容量Si基材料为(wei)负(fu)极的锂离(li)子(zi)电池。

      以金属锂(li)为(wei)负极(ji)的可(ke)充放锂(li)离子(zi)电(dian)池(chi)。氟化石墨(CF)n的工作电(dian)压在2.9V，储锂(li)容量为(wei)800mAh/g，Li/(CF)n电(dian)池(chi)具(ju)有较高的质量能(neng)量密度，但是目前还无法循环。其(qi)它锂(li)离子(zi)电(dian)池(chi)，如Li/FeF3、Li/MnO2、Li/FeS2电(dian)池(chi)循环性、安全(quan)性等综合性能(neng)还不能(neng)全(quan)面满足(zu)应用的要求。

      预计(ji)首先实现的(de)有可(ke)能是以金属(shu)锂为(wei)负极(ji)，采(cai)用现有锂离子电池(chi)正极(ji)材料的(de)可(ke)充放锂离子电池(chi)。

      最终发展的(de)高能量密度(du)电(dian)池应该是以(yi)金属(shu)锂为(wei)负极，O2、H2O、CO2、S为(wei)正极的(de)可(ke)充放锂离子电(dian)池。

                                                                车载锂(li)电池(chi)（河(he)南普航电子设备(bei)有限(xian)公司设计制造(zao)）