鋰離子電池具有高能量和功率密度的不可比擬的組合，使它成為便攜式電子產品、電動工具和混合/全電動車的首選技術。如果電動車取代了大多數汽油驅動的交通工具，將顯著減少溫室氣體排放。鋰離子電池的高能效還可以允許其在各種電網應用中使用，包括改善從風、太陽能、地熱和其他可再生能源收集的能量的效率，從而有助于它們的更廣泛使用和建立能源平衡，帶動經濟發(fā)展。因此，鋰離子電池受到工業(yè)界和政府資助機構的廣泛關注，近年來這方面的研究也十分豐富。

鋰離子電池：現(xiàn)狀與未來

然而，展望未來，許多人擔心的是——從長遠來看，鋰離子電池是否能夠滿足世界對便攜式能源儲存的需求。對于某些應用（如運輸和電網）來說，鋰離子電池目前價格昂貴，并且鋰離子電池中目前使用的鋰和一些過渡金屬的短缺將來可能成為一個問題。

同時，鋰離子電池比其它化學電池具有基本優(yōu)勢。首先，鋰的還原電位是所有元素中最低的，這使得鋰基電池具有最高的電池電位。此外，Li是第三輕元素，并且是單個帶電離子中最小的離子半徑之一。這些因素使得鋰基電池具有高的重量和體積容量以及功率密度。

最后，雖然多價陽離子允許每離子更高的電荷容量，但是額外的電荷顯著地降低了它們的遷移率。考慮到離子在固體電極中的擴散常常是電池功率性能的速率限制因素，這對于開發(fā)這種替代化學制品提出了巨大的障礙。

鋰離子電池：現(xiàn)狀與未來

在不久的將來，鋰的巨大短缺是不可能的。關于石油也有類似的說法，但隨著世界石油儲備和資源繼續(xù)隨著價格上漲以及勘探和采礦技術的發(fā)展而增長，這種說法尚未實現(xiàn)。就絕對數量而言，在地殼上可獲得的鋰量足以為全球汽車車隊提供動力。

然而，不斷上漲的價格可能對鋰離子電池造成問題，因為成本是阻礙其擴展到可再生能源應用的主要因素。盡管如此，鋰目前并不是鋰離子電池成本的主要因素。鋰用于陰極和電解質，這僅占總成本的一小部分。

在這些成分中，加工成本和陰極中鈷的成本是主要因素。鑒于鋰離子電池的基本優(yōu)點，在未來許多年里，鋰離子電池將完全有可能繼續(xù)主導便攜式電化學儲能。

由于鋰離子電池是便攜式電化學儲能的首選來源，提高其成本和性能可以極大地擴展其應用范圍，并使得依靠儲能的新技術成為可能。迄今為止，鋰離子電池的大量研究一直處于電極材料中。具有較高倍率容量、較高充電容量和（對于陰極）足夠高的電壓的電極可以提高鋰電池的能量和功率密度，并使其更小和更便宜。然而，這僅僅是假設材料本身不是太貴或稀少。

鋰離子電池具有明顯的基本優(yōu)勢和幾十年的研究，使其發(fā)展成為當今的高能量密度、高循環(huán)壽命、高效率的電池。

鋰離子電池：現(xiàn)狀與未來

然而，新的電極材料的研究仍在繼續(xù)，以推動成本、能量密度、功率密度、循環(huán)壽命和安全的邊界。

雖然存在各種有前途的陽極和陰極材料，但許多材料都存在電導率有限、鋰傳輸緩慢、溶解或與電解質的其他不利相互作用、熱穩(wěn)定性低、體積膨脹大和機械脆性等問題。

但是，目前已經采取各種方法來克服這些挑戰(zhàn)。這些都是不用擔心的了。

許多插層陰極已經投放市場，轉換材料技術正慢慢走向廣泛的商業(yè)化。近二十年來，鋰離子電池電極材料的研究一直是令人振奮的。隨著新材料和策略的發(fā)現(xiàn)，鋰離子電池無疑將在未來幾年對我們的生活產生越來越大的影響。