详细介绍关于锂离子电池材料的现状和未来发展趋势

锂离子电池可以说是目前世界上应用最成熟最广泛的新能源，如手机电脑等便携式电子产品，电动汽车，电动工具，储能项目。特别是当前中国政府和资本疯狂投资支持新能源汽车和动力电池产业的发展。放眼未来，锂电产业还有很长的一段路要走，比如高能量密度体系的开发，成本的进一步降低，资源的回收和利用等问题摆在我们面前。

今天给大家介绍下关于锂离子电池材料的现状和未来发展趋势。

我们知道锂电里所有的材料无非来自于自然界，那首先看一下元素周期表哪些元素能为我们所用呢？

图1a为相关各种元素的价格和在地球上的储量

图1b为相关元素的质量比容量和体积比容量

上面只是让大家对正负极材料相关的元素有一个印象，并不能代表化合物本身的性质和可用性，下面大家再看一个更直观和经典的图表。

a.常见的正极材料电位和克容量值(LFSF-氟化铁酸锂铁，LTS-硫化锂钛)

b.转化型正极材料的电位和克容量值

c.常见的负极材料电位和克容量值

d.所有的正负极材料电位和容量的均值

一般情况下增强电池材料性能的策略如上图3所示：

a.减小活性材料的粒径尺寸：带来更快的离子电子传导率/更高的表面活性/改善机械稳定性

b.形成复合材料：引入导电介质/机械支撑机构

c.掺杂和接枝官能团

d.微调粒子的形态

e.表面包覆

f.对电解质的改性

正极材料

这里主要包括LCO，尖晶石LMO，橄榄石LFP等晶体结构。大多数正极材料研究集中在过渡金属氧化物和聚阴离子化合物上，因为它们具有较高的电压和较高的容量(100-200mAh/g和3-5V平均电压)。图4中(e)给出了这些典型的正极材料充放电曲线。