电池发展趋势分析

锂电池的开展正处于一个瓶颈期，能量密度现已接近其物理极限。我们需求新的资料或许技能去实现锂电池的打破，以下几种电池资料被业内人士一向看好，或将变成打破锂电池障碍的打破口。

1、硅碳复合负极资料

数码终端商品的大屏幕化、功能多样化后，对电池的续航提出了新的请求。当时锂电资料克容量较低，不能满意终端对电池日益增长的需求。

硅碳复合资料作为将来负极资料的一种，其理论克容量约为4200mAh/g,比石墨类负极的372mAh/g高出了10倍有余，其产业化后，将大大进步电池的容量。现在各大资料厂商纷繁在研制硅碳复合资料，如BTR、革鑫纳米、杉杉、华为、三星等。如今硅碳复合资料存在的首要疑问有：

1、充放电时，体积膨胀，吸液能力强;

2、循环寿数差。现在正在经过硅粉纳米化，硅碳包覆、掺杂等手法处理以上疑问，且部分公司现已取得了必定发展。

2、钛酸锂

近年来，国内对钛酸锂的研制热心较高，钛酸锂的优势首要有：

1、循环寿数长(可达10000次以上)，归于零应变资料(体积改变小于1%)，不生成传统含义的SEI膜;

2、安全性高。其插锂电位高，不生成枝晶，且在充放电时，热安稳性极高;

3、可快速充电。

现在限制钛酸锂运用的首要因素是报价太高，高于传统石墨，别的钛酸锂的克容量很低，为170mAh/g左右。只要经过改善生产技术，下降制造本钱后，钛酸锂的长循环寿数、快充等优势才干发挥效果。联系商场及技能，钛酸锂对比合适用于对空间没有请求的大巴和储能范畴。

3、石墨烯

石墨烯自2010年取得诺奖以来，广受全球重视，特别在中国。国内掀起了一股石墨烯研制热潮，其具许多优良功能，如透光性好，导电功能优良、导热性较高，机械强度高。石墨烯在锂离子电池中的潜在运用有：

1、作负极资料。石墨烯的克容量较高，可逆容量约700mAh/g,高于石墨类负极的容量。别的，石墨烯杰出的导热功能保证其在电池系统中的安稳性，且石墨烯片层距离大于石墨，使锂离子在石墨烯片层间分散晓畅，有利于进步电池功率功能。因为石墨烯的生产技术不成熟，结构欠安稳，致使石墨烯作为负极资料仍存在必定疑问，如初次放电功率较低，约65%;循环功能较差;报价较高，显着高于传统石墨负极。

2、作为正负极添加剂，可进步锂电池的安稳性、延伸循环寿数、添加内部导电功能。

鉴于石墨烯当时的批量生产技术不成熟、报价昂扬、功能不安稳，石墨烯将首先作为正负极添加剂在锂离子电池中运用。

4、富锂锰基正极资料

高容量是锂电池的开展方向之一，但当时的正极资猜中磷酸铁锂的能量密度为580Wh/kg,镍钴锰酸锂的能量密度为750Wh/kg，都偏低。富锂锰基的理论能量密度可到达900Wh/kg，变成研制热门。

富锂锰基作为正极资料的优势有：1、能量密度高; 2、首要原资料丰厚。因为开发时刻较短，现在富锂锰基存在一系列疑问：1、初次放电功率很低; 2、资料在循环过程析氧，带来安全隐患;3、循环寿数很差;4、倍率功能偏低。

现在处理这些疑问的手法有包覆、酸处理、掺杂、预循环、热处理等。富锂锰基尽管克容量优势显着，潜力巨大，但限于技能发展较慢，其大批量上市还需时刻。

5、动力型镍钴锰酸锂资料

一向以来，动力电池的道路存在很大争议，因而磷酸铁锂、锰酸锂、三元资料等道路都有被采用。国内动力电池道路以磷酸铁锂为主，但跟着特斯拉火爆全球，其运用的三元资料道路引起了一股热潮。

磷酸铁锂尽管安全性高，但其能量密度偏低软肋无法战胜，而新能源轿车请求更长的续航路程，因而长时刻来看，克容量更高的资料将替代磷酸铁锂变成下一代干流技能道路。

镍钴锰酸锂三元资料最有也许变成国内下一代动力电池干流资料。国内连续推出三元道路的电动车，如北汽E150EV、江淮IEV4、奇瑞EQ、湛蓝等，单位分量密度较磷酸铁锂电池有很大进步。

6、碳纳米管

碳纳米管不归于新东西，其之前作为储氢资料被广泛研讨，但其用在锂电池内的时刻却较晚。2009年就有碳纳米管出售，因为报价太高，简直无人问津。如今跟着技术改善，本钱下降，及锂电内部系统的更高请求，碳纳米管逐渐被电芯公司认可。

如今锂电池的容量和功率越来越高，碳纳米管的优良功能派上用场。碳纳米管作为锂电池导电剂的优势有：

1、导电功能优良，其电阻率为2-6*10-4Ω.cm;2、优良的热传导性，碳纳米管室温下的热传导性可到达6000w/m/k,能有效传递电池充放电时集聚的热量，特别是高倍率情形下，跟着高容量和高倍率电芯的鼓起，碳纳米管将取得广泛的运用。

7、涂覆隔阂

隔阂对锂电池的安全性至关重要，这请求隔阂具有杰出的电化学和热安稳性，以及重复充放电过程中对电解液坚持高度浸润性。

涂覆隔阂是指在基膜上涂布PVDF等胶黏剂或陶瓷氧化铝。涂覆隔阂的效果是：1、进步隔阂耐热缩短性，避免隔阂缩短造成大面积短路;2、涂覆资料热传导率低，避免电池中的某些热失控点扩展构成整体热失控。

8、陶瓷氧化铝

在涂覆隔阂中，陶瓷涂覆隔阂首要针对动力电池系统，因而其商场生长空间较涂胶隔阂更大，其中心资料陶瓷氧化铝的商场需求将跟着三元动力电池的鼓起而大幅进步。

用于涂覆隔阂的陶瓷氧化铝的纯度、粒径、描摹都有很高请求，日本、韩国的商品较成熟，但报价比国产的贵一倍以上。国内现在也有多家公司在研制陶瓷氧化铝，期望削减进口依靠。

9、高电压电解液

进步电池能量密度乃锂电池的趋势之一，现在进步能量密度办法首要有两种：一种是进步传统正极资料的充电截止电压，如将钴酸锂的充电电压进步至4.35V、4.4V。但靠进步充电截止电压的办法是有限的，进一步进步电压会致使钴酸锂结构坍塌，性质不安稳;另一种办法则是开发充放电渠道更高的新式正极资料，如富锂锰基、镍钴酸锂等。

正极资料的电压进步后，需求与之配套的高电压电解液，添加剂对电解液的高电压功能起到关键性效果，其变成近年来的研制要点。

10、水性粘结剂

现在正极资料首要运用PVDF做粘结剂，用有机溶剂进行溶解。负极的粘结剂系统中有SBR、CMC、含氟烯烃聚合物等，也会用到有机溶剂。在电极片制造过程中，需求将有机溶剂烘干蒸腾，这既污染环境，又损害员工健康。枯燥蒸腾的溶剂需用特别的冷冻设备搜集并加以处理，且含氟聚合物及其溶剂报价昂贵，添加了锂电池的生产本钱。