锂离子电池工作是以锂离子在正负极嵌入/脱出、往来于正负极间而实现充放电过程，原理简单且无电解液消耗。因此，锂离子电池是理想的高比能蓄电池体系。世界上第一款产业化锂离子电池是由Goodenough发明的钴酸锂正极、A. Yoshino提出的焦炭负极组合，配合LiPF6的碳酸丙烯酯与碳酸二乙酯混合溶剂电解液，SONY公司于1992年实现量产，电池比能量为80Wh/kg。
中国的高能锂电池研究与国际相同，是以金属锂体系研发开始的，其后转为锂离子电池研发及产业化。中国电科十八所于1992年在国内率先开始了锂离子电池研究，1994年推出了第一只AA尺寸电池，采用自主开发的人工石墨负极，容量和比能量分别达到500mAh和94Wh/kg。1997年建成了我国第一条18650锂离子电池生产示范线(C/LiCoO2)，2000年建成了天津力神电池公司大生产线。与此同时，中科院物理所等研究机构和一批企业诸如比亚迪、华光、光宇等单位全力投入了研究或产业化发展，极大地推进了我国锂离子电池技术进步与产业发展。
2中国锂离子电池技术发展
2.1正极材料研究
最早实用化的正极材料是层状钴酸锂(LCO)材料，充电截止电压4.2V，工作电压3.7V，主要用于消费电子产品。经表面包覆和掺杂，现在高压钴酸锂材料已经可以充电到4.45V而稳定工作，比容量达到180mAh/g以上。提高LCO充电电压的常见方式是在LCO颗粒表面包覆一层Al2O3、TiO2和ZrO2等，防止LCO直接和电解液接触。其后，为降低成本和提高安全性，层状三元材料Li(NiCoMn)O2(NCM)和尖晶石锰酸锂LiMn2O4被广泛关注，并开始与钴酸锂混和用于消费电子或单独用于动力。现在三元材料从Ni∶Co∶Mn比1∶1∶1向高镍532、622、811方向发展，随着镍含量的提高，比容量从150mAh/g提高到200mAh/g，但生产工艺环境要求越来越高、电池安全性越来越低，同时，国内厂家采用3M公司专利生产的NCM材料，在出口的过程中很可能面临类似的专利纠纷风险。近年来，层状富锂锰基材料等阴离子活性材料也得到了巨大的理论突破和技术进步，比容量甚至可达400mAh/g。而尖晶石材料则向Fd3m和P4332空间群混相5V尖晶石LiNi0.5Mn1.5O4发展，该类材料具有三维隧道结构，锂离子可以完全脱出，扩散系数高，安全性较好。此外，聚阴离子类的磷酸盐材料，如LiFePO4、LiMnPO4、LiCoPO4、LiNiPO4等，由于磷酸盐材料中氧以牢固的磷酸根形式固定，具有橄榄石结构、非常稳定，充放电过程体积变化小、安全性好。特别值得一提的是支撑中国锂离子电池材料产业半壁江山的磷酸铁锂(LiFePO4)。该材料具有安全性好、循环寿命长、成本低等优点，是动力和
图1各种正极材料相对能量密度对比
2.2负极材料研究
石墨材料的快速崛起得益于电解液和石墨材料的技术创新。石墨材料主要可以分为人造石墨和天然石墨两类，中国锂离子电池负极材料产业化研究是从人造石墨开始的。其中，中间相碳微球(MCMB)材料具有高振实密度和低比表面积的优点，从而减少了首次充电过程中SEI膜的形成、降低了不可逆容量，因此MCMB被广泛应用。但是其生产温度高达2800℃，因此成本一直居高不下。而天然石墨在成本上非常低廉，但是PC的共嵌入问题影响了天然石墨的应用，因此天然石墨需要EC含量较高的电解液或者对天然石墨的表面进行改性处理，而且表面修饰的天然石墨是目前市场的主流。此外，软碳和硬碳材料具有较高的锂离子嵌入电位，尤其硬碳材料层间距达到0.372nm，更易于锂离子扩散。因此，软碳和硬碳材料已经被作为复合负极的一部分，用于动力电池负极，满足快充和低温充电的要求。这一时期，合金负极材料也得到了广泛的关注，例如Si和Sn材料，但是这些材料在嵌锂过程中巨大的体积膨胀限制了它们的应用。现在，为追求更高的能量密度，Si-C材料和SiO材料开发取得显著进展，中科院物理所拥有元霄结构的碳包覆硅材料专利，中国电科十八所在国内率先提出了SiO高温处理稳定化等新方法，推进了硅基材料的技术进步。此外，研究发现硅基材料在含氟溶剂电解液中循环十分稳定，其稳定后库仑效率可达99.8%，部分解决了硅材料循环过程中表面状态不稳定的难题。在过去十余年中，国内亦对其他金属及化合物负极进行了积极的研究。它们包括金属形式的金属负极，金属间化合物，氧化物和含氧盐(包括磷酸盐和碳酸盐、氧化钒、氧化钼、基于TiO2的纳米结构材料)，以及氟化物、硫化物、硒化物、氮化物、磷化物、锑化物等嵌锂后发生相转化的电极材料。此外，具有零应变的Li4Ti5O12材料由于其电位高、具有可快充和低温充电的优势，取得了一定程度的应用，可应用于快充电池和混合动力及48V起停电池。表1所示为各种锂离子电池负极材料性能对比。
3中国锂电池产业发展与现状
中国的锂离子电池产业技术是从跟踪研仿逐步走向自主创新的，产品应用从最初的手机和笔记本电脑逐步走向动力和储能应用。经过20年的发展，中国已经成为锂离子电池的制造大国和消费大国，从最初的数家发展为数百家，拥有最完整的产业链，全球市场占有率已经达到52%。图2为近几年中国锂离子电池产量的统计图，2017年总产量已经达到1009亿瓦时，销售收入达到1589亿元。图3为中国动力电池20强清单，其中，CATL已经发展为全球最大的锂离子电池制造商。在电动汽车补贴政策牵引下，动力用锂离子电池迅速发展，电池