锂离子电池的未来创新趋势！

锂电池的产业链已经相对成熟，在电化学储能领域占有比较高的比重，锂离子电池的创新方向主要是在现有技术及产业链的基础上寻求更安全、更高效、成本更低的技术突破。

锂资源

资源利用方面，发展方向主要集中在锂资源开采和回收技术上。为提高锂离子富集度，这要求工艺流程更为简化和分离材料向着更高性能吸附方向发展，离子交换吸附和膜分离法具有优势。

吸附法：适用于锂浓度较低的盐湖，主要依靠对锂离子具有特定吸附能力的吸附剂来实现锂离子的分离，铝基吸附剂目前较为成熟，但耗水量较大，未来技改方向主要为降低耗水量。

膜分离法：是当下产业化应用最积极的工艺之一，通过压力，利用膜的选择性分离功能将料液不同成分进行分离，核心是膜材料选择。盐湖提锂的膜材主要为有机膜，中国的有机膜处于逐步实现进口替代阶段。

正极材料

正极材料方面，逐步提升能量密度是磷酸铁锂正极的发展趋势，目前可通过补锂质等方式推动。

补锂又称为预锂化，在电池材料体系中引入高锂含量物质，并使得该物质有效释放锂离子，弥补活性锂损失，提升电池的实际能量密度和循环寿命。

正极补锂工艺已经比较成熟，实施补锂技术后，磷酸铁锂电池的能量密度预计可提升20%左右60。目前已有公司进行规模化生产，预计未来3-5年可以释放产能。

负极材料

负极材料方面，未来发展趋势主要集中在具有高比容量的碳硅复合材料上。纯硅材料在充放电过程中容易出现体积膨胀，但碳材料具有体积变化小等优点，因此目前可以产业化的发展方向是将碳材料引入硅中形成硅碳负极。

这种工艺可以提升负极比容量，同时也缓解了硅在充放电过程中发生的体积变化。目前商业化硅碳负极中掺硅量大都在10%以下，比容量在400-700mAh/g之间。碳硅负极的配套产业链已经逐渐成熟61，预计将在未来2-3年释放产能。

隔膜

隔膜方面，创新趋势主要集中在制备工艺和技术发展上。磷酸铁锂有干法隔膜向湿法隔膜发展的趋势；为提高安全性，在湿法隔膜上进行陶瓷涂覆是进一步的技术创新方向。

电解质

电解质方面，提高电池的安全性和稳定性是未来的方向。

液态电解质方面LiFSI具有较好的应用前景，LiFSI作为电解液锂盐有两种应用方式，作为通用锂盐添加剂形成LiPF6-LiFSI混合锂盐，以及纯LiFSI锂盐替代LiPF6。

目前LiFSI已经实现了国产化，目前在小批量生产阶段，未来主要通过批量生产降低成本。

固态电池是指采用固态电解质的锂离子电池，工作原理上，固态锂电池和传统的锂电池并无区别。对于储能系统而言，固态锂电池最显著的优势就是安全。固态电解质具有阻燃、易封装等优点，还可以提高电池的能量密度。此外，固态电解质具备较高的机械强度，能够有效抑制液态锂金属电池在循环过程中锂枝晶刺穿，使开发具有高能量密度的锂金属电池成为可能。因此，全固态锂电池是锂离子电池的理想发展方向。

但需要说明的是，要实现固态电池的技术突破，在材料学方面还有两大挑战，一是锂金属负极的缺陷，二是固态电解质与正负界面失效的问题。

由于固态电解质本身比电解液和隔膜要更重，正极体系并没有变化，因此要实现质量能量密度的超越，只有通过使用锂金属负极，它所能存储的锂密度大约是石墨的10倍62。

对于锂金属作为负极的全固态锂电池来说，需考虑电池内锂枝晶生长问题，在固态电解质中的枝晶生长较液态电解液中更为复杂和多样化，混合了不同的物理和化学环境，其具体机制目前还不确定。

二是固态电解质与正负极界面失效问题。固态电解质中的无机电解质与锂金属接触不良，会导致界面电阻高且电流分布不均，而聚合物电解质在常温下保持界面处物化性质稳定的能力不足。

二者通过影响电解质界面稳定性进而影响全固态锂电池长循环寿命。固态电池研发已经经历了40年的历史，除了上述技术难题尚未攻克外，产业链配套与目前现有的锂离子电池兼容性很小，因此虽然固态锂金属电池是锂电池的理想形态，但若实现规模化生产，还需要在突破技术瓶颈、产业链配套建设上投入更多的时间。

原文始发于微信公众号（锂电产业通）：锂离子电池的未来创新趋势！