锂离子电池最终发展的形态方向是什么？

锂离子电池的最终发展方向是什么?

市场上的锂离子电池:聚合物锂离子电池是由聚合物材料和金属材料制成的。它们体积小，重量轻，厚度超薄，容量大。它们在智能可穿戴设备的应用中非常流行。

锂离子电池

固体聚合物锂离子电池

优点:泄漏的可能性比较小，外包装可采用层压软材料，有利于实现电池膜，电池外形设计自由，能量密度也大大提高。

缺点:由于使用凝胶电解质，锂离子的电导率相对较差，充电时间较长，充电倍率也比液体电解质差。然而，目前的技术，通过改进聚合工艺，高端电解质和添加剂，提高循环寿命和放电速度快，与液体电池相差不大。

继锂聚合物电池之后，发展的技术将是全固态电池、固态电解质材料和添加剂。目前，聚合物电池的性能还没有达到固体电池的水平。未来固体电池的能量密度目标:400Wh/kg,3000循环寿命(10年)，倍增器性能、容量和安全性有了很大的提高。

新电池材料的探索在于下一代不挥发、阻燃的电解液材料和添加剂离子电解液，以提高电化学性能和热稳定性。添加剂使电池的散热性能和导电性不受固体的影响，达到或超过液体电解质的导电导热水平。

为了向固体锂离子电池领域发展，目前正在开发使用离子导电聚合物和陶瓷的固体聚合物电解质。

然而，固体聚合物电解质材料中使用的离子电导率最高的是聚乙烯(聚氧乙烯)聚合物，离子的负离子导电会阻碍锂离子的移动，从而导致影响输出功率的效果，锂离子电导率值较低。

日本科学家研制的固体聚合物电解质是一种聚乙二醇(聚乙二醇酸酯类化合物，由不阻碍聚乙二醇运动的硼酸酯类化合物以进口的形式具有固定阴离子功能的硼原子结构组成。室温(20℃)下锂离子的有效电导率比已有研究的碳酸聚合物的电导率高3倍以上。

新一代使用固体电解质的大容量锂离子电池，即所谓的全固态电池，已经获得了吸引力。这是由于新增的能量密度，这是为了确保安全和实现长寿命。关于电动汽车和定制使用的大型锂离子充电电池来说，安全是最重要的。

传统的锂离子可充电电池使用有机电解液时，电解液会因过充、内部短路等异常情况而发热，可能导致自燃甚至爆炸的危险。以固体电解质代替有机电解质的全固态电池的安全性可以得到很大的提高。此外，由于锂在理想状态下的扩散速度(离子电导率)高于液态电解质，理论上认为锂可以获得更高的产量。

固态电池，包括它们的制造方式，可能具有突破现有电池概念的特性。例如，由于不要密封在液体中，电池的外部可以简化，从而以卷对卷的方式出现大面积的电池。此外，几层电极可以分层并串联在电池内，出现12V或24V的高压电池，使以前不可能的电池成为可能。

人们对大型电池和超大尺寸锂离子电池(用于电力和定制存储)的需求激增，而不是目前主流的便携式设备用小型电池，这要求改变电池的特性，并导致方向上的重大转变。特别是对电池的安全性和使用寿命，有比现有的锂离子充电电池更严格的要求。其中，安全性不言而喻，固态电池具有明显的优势;在延长寿命方面，固态电池具有优异的循环寿命特性。