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,高(gao)於(yu)石(shi)墨(mo)類(lei)負(fu)極(ji)的(de)容(rong)量(liang)。另(ling)外(wai)，石(shi)墨(mo)烯(xi)良(liang)好(hao)的(de)導(dao)熱(re)性(xing)能(neng)確(que)保(bao)其(qi)在(zai)電(dian)池(chi)體(ti)係(xi)中(zhong)的(de)穩(wen)定(ding)性(xing)
，且(qie)石(shi)墨(mo)烯(xi)片(pian)層(ceng)間(jian)距(ju)大(da)於(yu)石(shi)墨(mo)，使(shi)鋰(li)離(li)子(zi)在(zai)石(shi)墨(mo)烯(xi)片(pian)層(ceng)間(jian)擴(kuo)散(san)通(tong)暢(chang)

，有(you)利(li)於(yu)提(ti)高(gao)電(dian)池(chi)功(gong)率(lv)性(xing)能(neng)。由(you)於(yu)石(shi)墨(mo)烯(xi)的(de)生(sheng)產(chan)工(gong)藝(yi)不(bu)成(cheng)熟(shu)，結(jie)構(gou)欠(qian)穩(wen)定(ding)，導(dao)致(zhi)石(shi)墨(mo)烯(xi)作(zuo)為(wei)負(fu)極(ji)材(cai)料(liao)仍(reng)存(cun)在(zai)一(yi)定(ding)問(wen)題(ti)，如(ru)首(shou)次(ci)放(fang)電(dian)效(xiao)率(lv)較(jiao)低(di)，約(yue)65%;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。

 

磷lin酸suan鐵tie鋰li雖sui然ran安an全quan性xing高gao

，但dan其qi能neng量liang密mi度du偏pian低di軟ruan肋lei無wu法fa克ke服fu，而er新xin能neng源yuan汽qi車che要yao求qiu更geng長chang的de續xu航hang裏li程cheng，因yin此ci長chang期qi來lai看kan，克ke容rong量liang更geng高gao的de材cai料liao將jiang取qu代dai磷lin酸suan鐵tie鋰li成cheng為wei下xia一yi代dai主zhu流liu技ji術shu路lu線xian。

 

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、含han氟fu烯xi烴ting聚ju合he物wu等deng
，也ye會hui用yong到dao有you機ji溶rong劑ji。在zai電dian極ji片pian製zhi作zuo過guo程cheng中zhong，需xu要yao將jiang有you機ji溶rong劑ji烘hong幹gan揮hui發fa

，這zhe既ji汙wu染ran環huan境jing
，又you危wei害hai員yuan工gong健jian康kang。幹gan燥zao蒸zheng發fa的de溶rong劑ji需xu用yong特te殊shu的de冷leng凍dong設she備bei收shou集ji並bing加jia以yi處chu理li
，且qie含han氟fu聚ju合he物wu及ji其qi溶rong劑ji價jia格ge昂ang貴gui，增zeng加jia了le鋰li電dian池chi的de生sheng產chan成cheng本ben

 

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。