电池正极板软化的原因是什么？未来电池材料的出路有哪些？

用于动力锂电池的钴和镍资源将在2030年前后将会出现供不应求的局面，三元材料发展必然是不可持续的；未来新型正极材料必须是优于当前嵌入型正极材料的一种高潜力材料；硅基材料与新型正极材料适配不仅要提高其能量密度，还要大幅度降低锂离子电池的成本。

电动汽车需要动力来源,动力蓄电池的比能量、寿命、安全性和价格，对纯电动汽车的发展至关重要，而锂离子电池具有比能量高、自放电低、寿命长等优点，是目前最具实用价值的电动汽车电池。经过20多年来的科技进步，LIBs的性能得到巨大提升。锂电池包中比能量密度增加了近3倍，从不到200Wh/L增长到超过700Wh/L。生产成本是原来的3%左右，目前可控制生产成本低于150$/kWh。但这仍然高于美国能源部计划的100$/kWh的目标。当前功率在50-100KW.h的动力电池重量约为600公斤，体积也要在500L左右。

因为现在的锂电池的能量密度已经接近理论最大值，LIBs的能量密度提升正逐渐变缓。电池市场的快速增长，使LIBs降价更显得遥不可及。相反的是，在过去的两年里，锂电池产量的激增几乎使钴的价格几乎翻了两番，从每千克22美元生到81美元。市场需求的增大和价格的快速上涨已经鼓励一些生产商偷工减料，违反环境和安全法规。例如，在中国，石墨矿释放的粉尘已经损坏了农作物、污染了村庄和饮用水。而在非洲，一些矿主剥削童工，在缺少防毒面具等防护设备，手工开采矿石的小型矿山，通常这么做触犯法律。包括宝马在内的一些公司都制定严格的政策来督促其钴供应商，而其它一些电动车生产厂家并不这样做。

　1、活性物质空间结构破坏，一般是固化工艺造成的；
　　
　　2、极板内部导电不良，一部分活性物质脱离组织，无法得到还原；
　　
　　3、电解质或极板内杂质含量太高，局部出现原电池反应。
　　
　　过放电或反充电到正负极完全颠倒，确实可以让一部分的软化正极得到还原。但负极的碳素和其他添加剂被氧化，性能破坏了。
　　

　　之所以容量变大，主要是激活部分钝化的活性物质，还有就是相当于重新进行槽内化成。对一般的失效可以修复，但对正极软化不一定能还原。
　　

未来电池材料的出路几何？

答案是用常规金属（铁、铜）来生产锂离子电池正极材料。例如铁不仅价格低廉（低至6美分/kg）而且储量丰富（760亿吨）。因为传统的富铁材料（LiFePO4）和富锰材料（LiMnO2或LiMn2O4）在使用中都有各种各样的缺陷，因此最有希望的替代方案是在电极中使用“替换正极材料”。铜/铁氟化物和硅可与锂离子化学反应来实现锂的存储，可以容纳比标准正极多六倍的能量。

转换型正极材料的机理：它的电化学转换反应是一种不同于传统的锂离子嵌入/脱出反应的新型储锂机制。反应过程中有多个电子转移，因此基于电化学转换反应机理的电极材料都具备非常高的理论比容量。这类电极材料主要由过渡金属的氧化物、硫化物或者氟化物等几种类型,其中过渡金属氟化物由于其较强的离子键而具备较高的工作电位,比较适合做锂离子电池的正极材料。其中硅基材料非常适合与之搭配。

一旦这两种材料的成功运用，为电动汽车提供动力的电池可以减少一半，同时成本，重量和体积将减少一半甚至更多。但要实现这一目标，电池研究者们需要研发高性能氟化物材料和更有效的电解质。工程师需要努力开发使用这些材料的设备和工艺。除此之外，转换型材料制备的电池还有一些缺点，例如电导率低，倍率性能不佳；转换材料与电解液的副反应严重；正、负极SEI膜形成较厚，有电压滞后现象；电极充电后膨胀收缩比较严重。