锂电池该往哪方面发展

来源:钜大LARGE    2017-06-23    点击量: 267
      锂电池从发现到现在三十来年发展相当的缓慢,正极方面,钴酸锂,磷酸铁锂,锰酸锂到现在还是主流电池,在此基础上发展出来的三元,镍锰酸锂,磷酸铁锰锂,富锂都可以算掺杂改性,而不是新的材料体系。所以就体系而言,近年来正极方面也很难再有突破。发展目标肯定是高容量,高密度,高安全,高电压。
      负极方面,从早期一次电池的金属锂,到现在几十年来一成未变的碳材料(软碳,硬碳等),比正极材料还单一,改变更少。不过目前硅碳材料已经有商业化的应用,未来比重应该会有提升。而终极肯定是金属锂材料作为电极。发展方向同正极。
      电解液,也是一样,几乎一成不变,改改添加剂。目前窗口还很难做到4.5V以上。不过凝胶及固态电解质的发展会为未来动力电池工艺提供新的思路,安全性带来改善。发展方向主要是更宽电化学窗口及稳定性,导电性。
      隔膜方面,PP,PE单层,复合三层,目前又发展出来陶瓷隔膜,不过主要还是针对安全性,随着固态电解质的应用会直接取代隔膜。目前发展方向是安全。
      集流体方面,变化也很小,早期扣式电池有泡沫镍,现在就是铜箔铝箔,近年来发展起来了涂炭箔,随着金属电极的使用集流体可能会取消,也许随着石墨烯技术的发展,直接以碳材料作为集流体也有可能,这就可能会改变电池整体结构及电极加工方式。
      粘结剂方面,目前正极,负极,涂层(隔膜,集流体)等方面都会用到,水系油系都有市场,但就电池整体而言,粘结剂的存在只对电池加工有用,而对电池性能来说是恶化,这东西越少越好。未来可以考虑高导电粘结剂的发展,把粘结剂和导电剂整合。
      就电池整体而言,很多单位都列出了锂电池未来几年的发展路线,未来五到十年,高压正极+硅碳负极应该可以成熟。锂金属电极如锂空,锂硫也开始商业化。传统正极材料加锂金属负极可以进一步提高电池能量密度(涉及电池结构改变,进一步发挥老材料的余热)。短期内,如果从锂离子电池结构入手来较大幅度提高能量密度比从材料入手要容易的多。而就未来长期发展还是要靠材料来推动。
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