北极星储能网讯:电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；而放电时则刚好相反。锂离子电池存在以下优点：1)、电压高，单体电池的工作电压高达3.7-3.8 V；2)、比能量大；3)、循环寿命长；4)、安全性能好，无公害，无记忆效应；5)、自放电小；6)、快速充电；7)、工作温度，工作温度一般在25~45oC之间。然而，宏观上锂离子电池主要有以下缺点：1)、衰老，有使用寿命；2)、回收率低；3)、不耐受过充；因为过充电时，过量嵌入的锂离子会永久固定于晶格中，无法再释放，可导致电池寿命减短。4)、不耐受过放；因为过放电时，电极将脱嵌过多的锂离子，可导致晶格坍塌，从而缩短寿命。因此，我们在使用装有锂离子电池的电子产品时，应该注意一些事项：充电时不得高于最大充电电压，放电时不得低于最小工作电压；不要经常深放电、深充电；避免高温，轻则缩短寿命，严重者可引发爆炸；锂离子电池不使用时也会自然衰老。锂离子电池在我们生活中扮演不可或缺的重要角色，那么目前关于锂离子电池的最新发展又是怎么的呢？目前又有那些方法来克服或者避免其自身缺点呢？
最新研究进展
自20世纪90年代锂离子电池（LIBs）成功商业化以来，已被广泛应用于便携式数字产品。然而，已有许多LIBs的能量密度和功率密度不足以满足目前持续增长的需求。
负极材料上提高能量密度和功率密度的方法
富Ni层状过渡金属氧化物
富Ni的层状过渡金属氧化物源自高容量的LiNiO2。由于例如氧化还原活性Ni4+/Ni3+的能带仅与Li1-xNiO2中的2p带O2离子的顶部略微重叠，因此当在以下范围内循环时，LiNiO2可以获得约200 mA hg-1的容量。然而，由于Ni3+离子迁移到Li层，LiNiO2受到非化学计量结构、结构退化和容量衰减的困扰。为了提高热稳定性和改善性能降低，已经研究了阳离子取代的层状过渡金属氧化物以及结构掺杂，如下。
（3）大孔、中孔和微孔的多孔结构适应体积膨胀并促进电解质渗透
独特的分层结构中有电解质膨胀的宏/中孔的网络和缓冲的保护性碳壳，有利于连续电子传导和快速离子传输。例如，以下例子：
尽管Li3V2(PO4)3具有比LiFePO4和LiMnPO4更高的电子传导率（≈10-7S cm-1），但是该值仍然很低严重限制了其功率密度。Mai和同事通过水热和退火处理制造了双连续的分层Li3V2(PO4)3/C中孔纳米线。分层结构赋予Li3V2(PO4)3/C纳米线具有增强的倍率性能和循环稳定性。当在3.0和4.3V之间循环时，该复合材料实现了高倍率性能和超长期循环性（3000次循环后容量保持率为80.0％）。在独特的分层结构中有电解质膨胀的宏/中孔网络和缓冲的保护性碳壳，有利于连续电子传导和快速离子传输。
2、从正极材料上提高提高能量密度和功率密度的方法
（1）纳米工程技术来增强转换型正极材料(CTAM)
“转化反应”通常是指Li+与过渡金属化合物(MaXb，M = Mn，Fe，Co，Ni，Cu，X = O，S，Se，F，N，P等)之间的氧化还原反应。其涉及具有高理论比容量的锂二元化合物（LinX）的形成和分解（方程式1）。通常，由M-X键的离子性确定的反应电位在相对于Li/Li+的0.5-1.0V的范围内，使得大多数过渡金属化合物都可以作为潜在的正极。
MaXb+ (b.n)Li++ (b.n)e-aM + b LinX （等式1）
在该等式中，LinX的形成在热力学上是可行的。然而，通过本体M粉末难以分解电化学惰性的LinX。因此，这种转化机制可逆性的关键在于形成高电活性M纳米颗粒以分解由固体电解质中间相(SEI)层包围的LinX基质。此外，电压滞后似乎高度依赖于转换型正极材料(CTAM)中阴离子物质的性质，以氟化物> 氧化物> 硫化物> 氮化物> 磷化物的顺序降低。
3、利用核心双壳电极促进柔性锂离子电池的高重量能量密度
虽然已报道的柔性材料具有优异的特性，但是它们主要的问题是机械稳定性程度。尽管碳纤维布(CC)的优异机械稳定性可以解决该问题，但CC仍然受到低表面积、更大重量和低存储容量的限制。正如Tong课题组所报道的在柔性CC核-壳阳极(CC@EC)上生长NiCo2O4纳米线(NCO NWs)来设计单片核-双壳(CDS@NCO CDS)。CC@EC@ NCO CDS电极显示出优于原始CC涂层NCO (CC@NCO)的锂储存性能。
5、安全性模型研究
电池能量密度的快速增长，伴随着锂离子电池成本的大幅降低，却带来了安全问题。虽然电动汽车电池组中储存的能量越多，行驶的里程越长，但由于电池会发生爆炸，导致事故将更加严重。因此，锂离子电池的安全性问题也越发受到重视。电池安全性的研究涉及多个尺度。下面从三部分讨论特定规模和特定规模的进展。
（2）宏观尺度或单元级
在宏观尺度上，电池是一个复杂的组件，由集电器、有源涂层材料、隔板和外壳组成。电池单元的机械性能并非简单每个组成部分的贡献总和。通过机械滥用测试即应在不同的负载条件下测试电池单元，以获得变形机制和结构响应的信息，用于建立变形模型和校准程序。目前常用建模的不同策略：1)、详细模型；2)、代表性体积元素（RVE）方法；3)、均质模型的开发。详细模型包括关于真实电池单元的最多信息，其中均匀化模型的计算效率最高，RVE方法介于这两种策略之间。
（3）宏观系统规模：电池模块和保护结构