锂电池材料未来的发展趋势是什么?比如,石墨负极终究会被取代,但是硅电极,金属氧化物电极等等哪个才是未来的主力。锂离子电池之后,锂空气电池,锂硫电池等等未来谁会是接班人?
zola rao/文
写的只能是自己的一点见解,这可是个浩大的工程,够出一本书了,我简单说下吧,主要从科研角度,商业上不太懂。
请跟我念两遍:锂离子的趋势,使锂离子电池具有较高的能量密度、功率密度,较好的循环性能及可靠的安全性能。
所以,一切锂电的研究方向应该是往着这个方向发展的。发展的话,从材料上应该是正极材料,负极材料和电解质材料。
1.电极材料
正极材料
(1)传统正极材料(LiCoO2、LiMn2O4、LiFePO4等)的基础上,发展相关的各类衍生材料,通过掺杂、包覆、调整微观结构、控制材料形貌、尺寸分布、比表面积、杂质含量等技术手段来综合提高其比容量、倍率、循环性、压实密度、电化学、化学及热稳定性。
(2)而三元材料(LiNixCoyMn1-x-y)和富锂材料(Mn基和V基)具有较大的开发与技术研究空间和广阔的应用前景。因此,镍钴锰三元材料、富锂锰基钒基材料、性能优异的复合正极材料、以及高效节能的聚阴离子团正极材料是未来锂离子电池正极材料的主流;开发更加高效节能的新型正极材料来克服和取代现有的存在缺陷的正极材料也是研究的热点。
(3)一系列的过渡金属氟化物、氧化物、硫化物以及氮化物被证实可以实现多电子转移,实现很高的容量。基于转化反应机制而实现储锂功能的电极材料具有比基于锂离子嵌入脱出机制的传统锂离子电池电极材料高出2~4倍以上的比容量。不过还存在很多问题需要解决,这类材料的研究相对比较少,机制上还有很多说不清楚的地方。
(4)看文献中,还有人做过有机正极材料,主要是分为导电聚合物、含硫化合物、氮氧自由基化合物和羰基化合物等,(具体的我了解的不是很多,如果有了解的希望能够补充)。
其中P1、P2为有机电极材料(可以是小分子也可以是聚合物),M+,A+为掺杂的正负离子,通常为Li+、Na+、(C4H9)4N+和Cl\ CICV、PF6-等。P1-M+,P2+A-、PI+A-、P2-M+为掺杂后的有机电极材料。
负极材料