鋰電池的發(fā)展正處于一個(gè)瓶頸期,，能量密度已經(jīng)接近其物理極限,。我們需要新的材料或者技術(shù)去實(shí)現(xiàn)鋰電池的突破，以下幾種電池材料被業(yè)內(nèi)人士一直看好,，或?qū)⒊蔀榇蚱其囯姵卣系K的突破口,。

1,、硅碳復(fù)合負(fù)極材料
數(shù)碼終端產(chǎn)品的大屏幕化、功能多樣化后,，對(duì)電池的續(xù)航提出了新的要求,。當(dāng)前鋰電材料克容量較低，不能滿足終端對(duì)電池日益增長的需求,。
硅碳復(fù)合材料作為未來負(fù)極材料的一種,，其理論克容量約為4200mAh/g以上,比石墨類負(fù)極的372mAh/g高出了10倍有余，其產(chǎn)業(yè)化后,，將大大提升電池的容量?，F(xiàn)在硅碳復(fù)合材料存在的主要問題有：

充放電過程中，體積膨脹可達(dá)300%,，這會(huì)導(dǎo)致硅材料顆粒粉化,，造成材料容量損失。同時(shí)吸液能力差,。

循環(huán)壽命差,。目前正在通過硅粉納米化，硅碳包覆、摻雜等手段解決以上問題,，且部分企業(yè)已經(jīng)取得了一定進(jìn)展,。

相關(guān)研發(fā)企業(yè)：目前各大材料廠商紛紛在研發(fā)硅碳復(fù)合材料，如BTR,、斯諾,、星城石墨、湖州創(chuàng)亞,、上海杉杉,、華為、三星等,。國內(nèi)負(fù)極材料企業(yè)研發(fā)硅基材料的情況是：大部分材料商都還處于研發(fā)階段,，目前只有上海杉杉已進(jìn)入中試量產(chǎn)階段。

2,、鈦酸鋰

近年來,，國內(nèi)對(duì)鈦酸鋰的研發(fā)熱情較高，鈦酸鋰的優(yōu)勢(shì)主要有：
循環(huán)壽命長(可達(dá)10000次以上),，屬于零應(yīng)變材料(體積變化小于1%),，不生成傳統(tǒng)意義的SEI膜;
安全性高。其插鋰電位高,，不生成枝晶,，且在充放電時(shí)，熱穩(wěn)定性極高;

可快速充電,。

目前限制鈦酸鋰使用的主要因素是價(jià)格太高,，高于傳統(tǒng)石墨，另外鈦酸鋰的克容量很低,，為170mAh/g左右,。只有通過改善生產(chǎn)工藝，降低制作成本后,，鈦酸鋰的長循環(huán)壽命,、快充等優(yōu)勢(shì)才能發(fā)揮作用。結(jié)合市場(chǎng)及技術(shù),，鈦酸鋰比較適合用于對(duì)空間沒有要求的大巴和儲(chǔ)能領(lǐng)域,。
相關(guān)研發(fā)企業(yè)：珠海銀隆、四川興能,、湖州微宏動(dòng)力有限公司,、深圳貝特瑞新能源材料股份有限公司、湖南杉杉新材料有限公司以及安徽和深圳周邊的多家規(guī)模較小的鈦酸鋰生產(chǎn)廠家,。

3、石墨烯

石墨烯自2010年獲得諾獎(jiǎng)以來，廣受全球關(guān)注,，特別在中國,。國內(nèi)掀起了一股石墨烯研發(fā)熱潮，其具諸多優(yōu)良性能,，如透光性好,，導(dǎo)電性能優(yōu)異、導(dǎo)熱性較高,，機(jī)械強(qiáng)度高,。石墨烯在鋰離子電池中的潛在應(yīng)用有：

作負(fù)極材料。石墨烯的克容量較高,，可逆容量約700mAh/g,高于石墨類負(fù)極的容量,。另外，石墨烯良好的導(dǎo)熱性能確保其在電池體系中的穩(wěn)定性,，且石墨烯片層間距大于石墨,，使鋰離子在石墨烯片層間擴(kuò)散通暢，有利于提高電池功率性能,。由于石墨烯的生產(chǎn)工藝不成熟,，結(jié)構(gòu)欠穩(wěn)定，導(dǎo)致石墨烯作為負(fù)極材料仍存在一定問題,，如首次放電效率較低,，約65%;循環(huán)性能較差;價(jià)格較高，明顯高于傳統(tǒng)石墨負(fù)極,。

作為正負(fù)極添加劑,，可提高鋰電池的穩(wěn)定性、延長循環(huán)壽命,、增加內(nèi)部導(dǎo)電性能,。
鑒于石墨烯當(dāng)前的批量生產(chǎn)工藝不成熟、價(jià)格高昂,、性能不穩(wěn)定,，石墨烯將率先作為正負(fù)極添加劑在鋰離子電池中使用。

相關(guān)研發(fā)企業(yè)：珈偉股份,，東旭光電,，青島昊鑫新能源，廈門凱納等

4,、碳納米管

碳納米管是一種石墨化結(jié)構(gòu)的碳材料,，自身具有優(yōu)良的導(dǎo)電性能，同時(shí)由于其脫嵌鋰時(shí)深度小,、行程短,，作為負(fù)極材料在大倍率充放電時(shí)極化作用較小,，可提高電池的大倍率充放電性能。

缺點(diǎn)：碳納米管直接作為鋰電池負(fù)極材料時(shí),，會(huì)存在不可逆容量高,、電壓滯后及放電平臺(tái)不明顯等問題。如Ng等采用簡(jiǎn)單的過濾制備了單壁碳納米管,，將其直接作為負(fù)極材料,，其首次放電容量為1700mAh/g，可逆容量僅為400mAh/g,。

碳納米管在負(fù)極中的另一個(gè)應(yīng)用是與其他負(fù)極材料(石墨類,、鈦酸鋰、錫基,、硅基等)復(fù)合,，利用其獨(dú)特的中空結(jié)構(gòu)、高導(dǎo)電性及大比表面積等優(yōu)點(diǎn)作為載體改善其他負(fù)極材料的電性能,。

相關(guān)研發(fā)企業(yè)：天奈科技,、納米港等

5、富鋰錳基正極材料

高容量是鋰電池的發(fā)展方向之一,，但當(dāng)前的正極材料中磷酸鐵鋰的能量密度為580Wh/kg,鎳鈷錳酸鋰的能量密度為750Wh/kg,，都偏低。富鋰錳基的理論能量密度可達(dá)到900Wh/kg,，成為研發(fā)熱點(diǎn),。

富鋰錳基作為正極材料的優(yōu)勢(shì)有：1、能量密度高;2,、主要原材料豐富,。由于開發(fā)時(shí)間較短，目前富鋰錳基存在一系列問題：1,、首次放電效率很低;2,、材料在循環(huán)過程析氧，帶來安全隱患;3,、循環(huán)壽命很差;4,、倍率性能偏低。

目前解決這些問題的手段有包覆,、酸處理,、摻雜、預(yù)循環(huán),、熱處理等,。富鋰錳基雖然克容量優(yōu)勢(shì)明顯，潛力巨大,，但限于技術(shù)進(jìn)展較慢,，其大批量上市還需時(shí)間,。
相關(guān)研發(fā)企業(yè)：中國科學(xué)院寧波材料所等

6、動(dòng)力型鎳鈷錳酸鋰材料
一直以來,，動(dòng)力電池的路線存在很大爭(zhēng)議,，因此磷酸鐵鋰、錳酸鋰,、三元材料等路線都有被采用。國內(nèi)動(dòng)力電池路線以磷酸鐵鋰為主,，但隨著特斯拉火爆全球,，其使用的三元材料路線引起了一股熱潮。

磷酸鐵鋰雖然安全性高,，但其能量密度偏低軟肋無法克服,，而新能源汽車要求更長的續(xù)航里程，因此長期來看,，克容量更高的材料將取代磷酸鐵鋰成為下一代主流技術(shù)路線,。

鎳鈷錳酸鋰三元材料最有可能成為國內(nèi)下一代動(dòng)力電池主流材料。國內(nèi)陸續(xù)推出三元路線的電動(dòng)車,，如北汽E150EV,、江淮IEV4、奇瑞EQ,、蔚藍(lán)等,，單位重量密度較磷酸鐵鋰電池有很大提升。

相關(guān)研發(fā)企業(yè)：湖南杉杉,、當(dāng)升科技,、廈門鎢業(yè)、科恒股份等

7,、涂覆隔膜
隔膜對(duì)鋰電池的安全性至關(guān)重要,，這要求隔膜具有良好的電化學(xué)和熱穩(wěn)定性，以及反復(fù)充放電過程中對(duì)電解液保持高度浸潤性,。
涂覆隔膜是指在基膜上涂布PVDF等膠黏劑或陶瓷氧化鋁,。涂覆隔膜的作用是：1、提高隔膜耐熱收縮性,，防止隔膜收縮造成大面積短路;2,、涂覆材料熱傳導(dǎo)率低，防止電池中的某些熱失控點(diǎn)擴(kuò)大形成整體熱失控,。

相關(guān)研發(fā)企業(yè)：星源材質(zhì),、上海恩捷、中材科技,、義騰隔膜,、天津東皋,、璞泰來等

8、陶瓷氧化鋁

在涂覆隔膜中,，陶瓷涂覆隔膜主要針對(duì)動(dòng)力電池體系,，因此其市場(chǎng)成長空間較涂膠隔膜更大，其核心材料陶瓷氧化鋁的市場(chǎng)需求將隨著三元?jiǎng)恿﹄姵氐呐d起而大幅提升,。
用于涂覆隔膜的陶瓷氧化鋁的純度,、粒徑、形貌都有很高要求,，日本,、韓國的產(chǎn)品較成熟，但價(jià)格比國產(chǎn)的貴一倍以上,。國內(nèi)目前也有多家企業(yè)在研發(fā)陶瓷氧化鋁,，希望減少進(jìn)口依賴。
相關(guān)研發(fā)企業(yè)：國瓷材料等

9,、高電壓電解液

提高電池能量密度乃鋰電池的趨勢(shì)之一,，目前提高能量密度方法主要有兩種：一種是提高傳統(tǒng)正極材料的充電截止電壓，如將鈷酸鋰的充電電壓提升至4.35V,、4.4V,。但靠提升充電截止電壓的方法是有限的，進(jìn)一步提升電壓會(huì)導(dǎo)致鈷酸鋰結(jié)構(gòu)坍塌,，性質(zhì)不穩(wěn)定;另一種方法則是開發(fā)充放電平臺(tái)更高的新型正極材料,，如富鋰錳基、鎳鈷酸鋰等,。
正極材料的電壓提升后,，需要與之配套的高電壓電解液，添加劑對(duì)電解液的高電壓性能起到關(guān)鍵性作用,，其成為近年來的研發(fā)重點(diǎn),。

相關(guān)研發(fā)企業(yè)：新宙邦、天賜材料等

10,、水性粘結(jié)劑

目前正極材料主要使用PVDF做粘結(jié)劑,，用有機(jī)溶劑進(jìn)行溶解。負(fù)極的粘結(jié)劑體系中有SBR,、CMC,、含氟烯烴聚合物等，也會(huì)用到有機(jī)溶劑,。在電極片制作過程中,，需要將有機(jī)溶劑烘干揮發(fā)，這既污染環(huán)境,，又危害員工健康,。干燥蒸發(fā)的溶劑需用特殊的冷凍設(shè)備收集并加以處理,，且含氟聚合物及其溶劑價(jià)格昂貴，增加了鋰電池的生產(chǎn)成本,。
另外,，SBR/CMC粘結(jié)劑在加工過程中易粘輥，且難以用于正極片制備,，使用范圍受到限制,。
出于環(huán)保、降低成本,、增加極片性能等需求考量,，水性粘結(jié)劑的開發(fā)勢(shì)在必行。