锂离子电池未来创新趋势

锂电池产业链较为成熟，在电化学储能领域占有较高比重。世界各国锂电池企业都在寻求创新方法，而锂离子电池的创新趋势主要是在现有技术和产业链的基础上寻求更安全、更高效、成本更低的技术突破。

一、锂资源

在资源利用方面，发展方向主要集中在锂资源开采及回收技术。为了提高锂离子的富集度，这就需要更简化的工艺和分离材料向更高性能吸附的方向发展。离子交换吸附和膜分离方法各有优势。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实现锂离子的分离。

 

铝基吸附剂目前比较成熟，但耗水量大。未来技术改造的方向主要是降低用水量。膜分离法：是目前工业应用最活跃的工艺之一。通过压力，利用膜的选择性分离功能分离料液中的不同组分。核心是膜材料的选择。盐湖提锂的膜材料以有机膜为主，我国有机膜正处于逐步实现进口替代阶段。

2、锂离子电池正极材料

正极材料方面，逐渐提高能量密度是磷酸铁锂正极的发展趋势，可以通过补锂的方式来推动。补锂又称预锂化，是在电池材料体系中引入锂含量高的物质，使该物质有效释放锂离子，补偿活性锂的损失，提高电池的实际能量密度和循环寿命。电池。

正极补锂工艺相对成熟。实施补锂技术后，磷酸铁锂电池的能量密度有望提升约20%60。目前已有部分企业进行了规模化生产，预计未来3-5年产能将得到释放。

3、锂离子电池正极材料

正极材料方面，锂离子电池正极材料企业未来的发展趋势主要集中在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发生体积膨胀，而碳材料具有体积变化小的优点。因此，目前产业化的发展方向是将碳材料引入硅中，形成硅碳负极。

这一过程可以提高负极的比容量，同时缓解充放电过程中硅的体积变化。目前商用硅碳负极的硅掺杂量大多在10%以下，比容量在400-700mAh/g之间。碳硅负极配套产业链逐步成熟，预计未来2-3年产能释放。

4、锂电池隔膜

锂电池隔膜方面，创新趋势主要集中在制备工艺和技术开发上。磷酸铁锂有从干式隔膜向湿式隔膜发展的趋势。为了提高安全性，湿法分离器上的陶瓷涂层是一项进一步的技术创新。

5、锂电池电解液

在电解液方面，提高电池的安全性和稳定性是锂离子电池未来的发展方向。在液体电解质方面，LiFSI具有良好的应用前景。LiFSI 可以通过两种方式用作电解质锂盐。可作为通用锂盐添加剂，形成LiPF6-LiFSI混合锂盐，纯LiFSI锂盐可替代LiPF6。目前，LiFSI已在中国实现国产化，目前处于小批量生产阶段。未来主要通过量产来降低成本。固态电池是指使用固态电解质的锂离子电池。

在工作原理上，固态锂电池与传统锂电池并无区别。对于储能系统来说，固态锂电池最显着的优势就是安全性。固态电解质具有阻燃、易封装等优点，还能提高电池的能量密度。此外，固体电解质具有较高的机械强度，可有效抑制锂枝晶在循环过程中向液态锂金属电池中的渗透，为开发高能量密度的锂金属电池提供了可能。

因此，全固态锂电池是锂离子电池的一个理想发展方向。但需要看到的是，固态电池要实现技术突破，材料科学还面临两大挑战。一是锂金属负极的缺陷，二是固态电解质和正负极界面的失效。由于固体电解质本身比电解液和隔膜重，所以正极系统没有改变。因此，要实现质能密度的超越，只能采用锂金属负极，其储锂密度约为石墨的10倍。

 

对于所有以锂金属为负极的固态锂电池，都需要考虑电池中锂枝晶的生长。与液态电解质相比，固态电解质中的枝晶生长更为复杂多样，混合了不同的物理化学环境，具体机制尚不明确。二是固体电解质与正负极界面失效。固态电解质中无机电解质与锂金属接触不良会导致界面电阻高，电流分布不均匀，而聚合物电解质在室温下保持界面稳定理化性能的能力不足。

两者通过影响电解质界面的稳定性来影响全固态锂电池的长循环寿命。固态电池的研发已经走过了40年的历史。除了上述尚未攻克的技术难题外，产业链与现有锂离子电池的兼容性非常小。因此，虽然固态锂金属电池是锂电池的理想形态，但若要实现规模化生产，还需要在技术瓶颈的突破和产业链的配套建设上投入更多的时间。