1、全固體LiFe2+
現在市場上使用的是液體鋰離子電池,所以又叫液體鋰離子電池。簡而言之,就是全固態的鋰離子電池,它的所有組件都是固體的,用固體電解質代替了傳統的鋰離子電池的液體電解質和隔膜。
相對于液體鋰離子電池,全固體電解質有如下優點:它的安全性和耐熱性非常好,可以在60-120℃范圍內長時間工作。寬電化學窗口,最高可達5 V,可與高壓物料相配;只有鋰離子,沒有電子;具有簡單的制冷系統和較高的制冷密度;適用于超細、柔性的電池。但它的缺點也很明顯,那就是電池的單位面積導電率低,室溫下的比功率很低,而且成本很高。大容量的電池很難產業化。
全固態鋰離子電池的功率密度、循環穩定性、安全性能、高低溫性能和使用壽命,都與電解質材料的性能密切相關。固體電解質可以分為高分子電解質(通常由 PEO、 LiTFSI等組成)和無機電解質(如氧化物、硫化物)。全固態電池技術被認為是下一步發展的關鍵,隨著技術的不斷成熟,所有的問題都會得到解決。
2、三元材料高能量密度電池
隨著高能量密度鋰離子電池技術的發展,三元正極材料引起了廣泛的關注。三元正極材料因其高比容量、良好的循環穩定性和低成本等優點而被廣泛應用于儲能領域。該三元正極材料的能量密度可以通過增加該電池的電壓和該材料中的鎳元素的含量而有效地增加。
理論上,三元材料在高壓方面有著天然的優勢:三元正極材料的標準值為4.35 V,在這個值下,三元材料也能保持良好的循環穩定性。當充電電壓增加至4.5 V時,(333、442)對稱式材料的容量可達190,循環性能也較好,而(532)循環性能稍差;當電壓達到4.6 V的時候,三元材料的循環性能便開始降低,膨脹的情況也變得更加嚴重。目前,三元高壓正極材料的實際應用受到高壓電解液的限制。
通過增加 Ni的含量來提升三元體系的能量密度,目前普遍采用高 Ni三元體系,即 Ni摩爾分數>0.6的高Ni三元體系,該體系具有高比容量、廉價等優點,但存在儲鋰能力較弱、熱穩定性較差等問題。因此,對其進行改性是提高其性能的有效途徑。微納尺寸與形貌是決定高 Ni三元正極性能的重要因素,現有的研究主要是通過在電極表面進行均一分散,獲得小尺寸、高比表面積的球狀粒子。