鋰離子電池的最終發展方向是什么?

市場上的鋰離子電池:聚合物鋰離子電池是由聚合物材料和金屬材料制成的。它們體積小，重量輕，厚度超薄，容量大。它們在智能可穿戴設備的應用中非常流行。

鋰離子電池

固體聚合物鋰離子電池

優點:泄漏的可能性比較小，外包裝可采用層壓軟材料，有利于實現電池膜，電池外形設計自由，能量密度也大大提高。

缺點:由于使用凝膠電解質，鋰離子的電導率相對較差，充電時間較長，充電倍率也比液體電解質差。然而，目前的技術，通過改進聚合工藝，高端電解質和添加劑，提高循環壽命和放電速度快，與液體電池相差不大。

繼鋰聚合物電池之后，發展的技術將是全固態電池、固態電解質材料和添加劑。目前，聚合物電池的性能還沒有達到固體電池的水平。未來固體電池的能量密度目標:400Wh/kg,3000循環壽命(10年)，倍增器性能、容量和安全性有了很大的提高。

新電池材料的探索在于下一代不揮發、阻燃的電解液材料和添加劑離子電解液，以提高電化學性能和熱穩定性。添加劑使電池的散熱性能和導電性不受固體的影響，達到或超過液體電解質的導電導熱水平。

為了向固體鋰離子電池領域發展，目前正在開發使用離子導電聚合物和陶瓷的固體聚合物電解質。

然而，固體聚合物電解質材料中使用的離子電導率最高的是聚乙烯(聚氧乙烯)聚合物，離子的負離子導電會阻礙鋰離子的移動，從而導致影響輸出功率的效果，鋰離子電導率值較低。

日本科學家研制的固體聚合物電解質是一種聚乙二醇(聚乙二醇酸酯類化合物，由不阻礙聚乙二醇運動的硼酸酯類化合物以進口的形式具有固定陰離子功能的硼原子結構組成。室溫(20℃)下鋰離子的有效電導率比已有研究的碳酸聚合物的電導率高3倍以上。

新一代使用固體電解質的大容量鋰離子電池，即所謂的全固態電池，已經獲得了吸引力。這是由于新增的能量密度，這是為了確保安全和實現長壽命。關于電動汽車和定制使用的大型鋰離子充電電池來說，安全是最重要的。

傳統的鋰離子可充電電池使用有機電解液時，電解液會因過充、內部短路等異常情況而發熱，可能導致自燃甚至爆炸的危險。以固體電解質代替有機電解質的全固態電池的安全性可以得到很大的提高。此外，由于鋰在理想狀態下的擴散速度(離子電導率)高于液態電解質，理論上認為鋰可以獲得更高的產量。

固態電池，包括它們的制造方式，可能具有突破現有電池概念的特性。例如，由于不要密封在液體中，電池的外部可以簡化，從而以卷對卷的方式出現大面積的電池。此外，幾層電極可以分層并串聯在電池內，出現12V或24V的高壓電池，使以前不可能的電池成為可能。

人們對大型電池和超大尺寸鋰離子電池(用于電力和定制存儲)的需求激增，而不是目前主流的便攜式設備用小型電池，這要求改變電池的特性，并導致方向上的重大轉變。特別是對電池的安全性和使用壽命，有比現有的鋰離子充電電池更嚴格的要求。其中，安全性不言而喻，固態電池具有明顯的優勢;在延長壽命方面，固態電池具有優異的循環壽命特性。