郭静

宁夏中色金辉新能源有限公司 宁夏银川 753000

1 锂电池技术概况

锂离子电池在实际使用的过程中，产热的原理是相对来说较为复杂的，电池在充电和放电的过程中内部产热也是比较复杂的。因此相关工作人在实际工作过程中，在对这一问题进行研究时，需要建立非常精准性的产热模型，并且还要研究锂离子电池在任意时刻充电和放电的温度变化以及化学反应的速率，充分的了解电池内部的电流密度以及各个部分所引起的反应热，在实际工作的过程中，需要技术工作者做好充足的前期准备，并且精准性的获取有关电池热模型中的各个参数，从而给实际工作提供重要的支撑。在当前时代下，被广泛认可的热效应模型，是将锂离子电池作为一个非常均匀的热源，并且根据能量守恒输纵的方程，结合外部的环境以及初始条件进行电池内部外部温度分布的计算工作，最终所获得的结果是非常精准性的，之后，相关工作人员要通过实验的方式来确定模型中的相关参数，对电池热效应进行有效的修正以及研究，从而使得实际研究工作的有效性能够得到有效的提高，在这种工作模式中对内部产热的差异性进行了相应的分析，通用性是比较高的，相关工作人员在实际研究的过程中，还需要研究有关锂离子电池的温度系数以及在不同环境下的特征值，不仅有助于提高锂离子电池应用的水平，同时，对于我国电动汽车产业的发展起到一定的助力作用。因此相关工作人员在实际工作中要加强对这一问题的重视程度。

2 锂电池关键材料技术的发展趋势分析

2.1 锂电池正极材料发展趋势

锂电池正极材料先后经历了钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、镍钴锰三元的发展。其中钴酸锂已淘汰，目前形成了锰酸锂、磷酸铁锂、镍钴锰三元鼎力的局面。其中，锰酸锂衰减严重，向层状化、高锰方向发展；磷酸铁锂电导率低、电性能差、能领密度低，目前已达到瓶颈，逐步出现了磷酸钒锂、磷酸钴锂、磷酸镍锂等替代品；三元材料能量密度高，结构稳定性差、安全性不易控制，目前向高镍、稳定化发展。三元材料的性能总体比锰酸锂、磷酸铁锂有优势，存在明显的协同效应，逐渐被行业内推广，在我国是最具有前景的新型正极材料。

2.2 锂电池负极材料发展趋势

负极材料中石墨化碳材料、锡基材料、新型合金和碳硅材料等目前都在应用。发展趋势要求容量高、形貌为球形多孔、尺寸合理。其中，常规石墨负极材料的倍率性能很难满足锂电池下游产品需求，逐步被高容量、高导电性材料取代。含硅负极的高容量使锂电池发展的主流。其中以解决负极的膨胀、变形、与电解液反应等是关键。可以通过多孔化、二维化、液态合金等，从而提高储锂容量，提供电子通道，缓和体积形变带来的应力变化，抑制与电解液反应。尤其是以硅-碳(Si-C)复合负极材料是未来发展趋势。另外，钛基及锡基锂电池纳米负极材料是负极的良好补充。其中碳化钛（TiC）、TiO2和二硫化锡（SnS2）等复合负极材料具有优异的效果。

2.3 锂电池电解质材料发展趋势

离子电导率相对较高的有机液体电解质是传统锂离子电池通常使用的材料，但是存在着安全性差、寿命较短、能量密度低等一系列缺点。同液体电解质的锂离子电池对比，使用不可燃的固体电解质的全固态锂电池则可避免这些问题，因而固态电解质成为今后的发展主流。运用固体电解质的电池，其优点主要体现在应用寿命长、比较安全，成为电池领域研究的主要热点。目前,固态锂电池发展的关键是制备兼具高离子电导率和高稳定性的固体电解质材料。固体电解质存在室温离子电导率低、与正负极材料的物理接触较差、电解质/电极间界面阻抗大等问题。另外，向聚合物电解质发展。用聚合物电解质取代液体电解质，这样制备的电池称为塑性聚合物锂电池。有望通过聚合物电解质使锂电池的寿命更长，更为稳定。固态陶瓷电解质在耐高温性、稳定性、高电导性具有巨大的优势。聚合物固体电解质有较好的粘弹性及可塑性，并且质量轻、成本相对也较低，但电导率却不高，二者复合形成的陶瓷—聚合物复合电解质不但可以提高材料的离子电导率,改善材料的机械稳定性。

2.4 锂电池添加剂材料发展趋势

目前锂电池的研究已达到较高的水平,但随着在动力电池中的应用,其高低温稳定性、导电性、安全性成为阻碍其大面积推广应用的巨大障碍。尽管已采用各种技术手段进行了性能的提升，但效果并不明显。在目前固态锂电池还没有发展成熟的情况下，通过在正极材料、负极材料、电解液中添加功能性添加剂改善其性能，成为目前研究的一个方向。

3 结语

综上所述，锂电池的技术进步主要来自关键电池材料创新研究与应用进展，其发展趋势和方向主要体现在以下3个主要方面：一是正极材料，主要以高镍三元为主进行发展，通过高镍三元提高能量密度、高钴三元提高倍率性能、替换锰降低成本增加稳定性；二是负极材料，以硅-碳(Si-C)复合材料为代表的新型高容量负极材料是未来发展趋势；三是电解质，主要是针对传统锂盐LiPF6遇水分解，高温稳定性差，不断研究新型电解质锂盐、功能添加剂，以克服现有电解液的问题；同时逐步向聚合物电解质发展，最终向全固态电解质发展。新材料的开发和应用对于进一步提高锂电池性能，提高质量，降低生产成本，改善稳定性和安全性具有重要意义。