锂离子电池的正极材料和负极材料的发展历程，也颇有故事 。锂离子电池自90年代初由索尼公司首度商业化以来，经过二十几年的发展，已经发展出多种正极材料体系 。最早商业化的正极材料是钴酸锂，它同时也是历史最久最成熟的锂离子电池正极材料，至今都有着非常广泛的应用 。然而钴酸锂不是万能的，钴酸锂体系虽然能量密度高、比容量大，循环寿命和安全性较为可观，但是稳定性稍显不足，且在高电压工况条件下电池容量衰减较严重 。
随后科研人员又开发出了锰酸锂体系，这虽然能够解决钴酸锂稳定性不足的问题，但是自身存在三价锰溶解的巨大缺陷，目前已经逐渐淡出了锂离子电池正极材料的舞台 。磷酸铁锂体系由于锂离子脱嵌前后结构的稳定性、循环性好、锂离子循环后容量衰减缓慢、毒性低，从诞生之初就被认为是电动汽车电池最理想的正极材料，然而该体系的电子导电率较低，极大地影响了电池的整体性能 。
由两种金属构成的正极材料无法很好地满足需求，科学家们又将目光投向了三元材料 。三元材料镍钴锰酸锂是通过钴酸锂的掺杂制备而成，它的安全性比钴酸锂更高 。三元材料在空气中易氧化形成不稳定的表面，出现结构缺陷和镍锂混排，使得材料内阻增加，电化学活性降低，产生晶间裂纹和微应变，形成额外的绝缘膜，增加材料阻抗，使三元材料性能下降 。目前来看，三元材料的成熟商业化仍然有较长的路要走 。
总体来看，锂电池的正极材料正朝着高比容量、高安全性、高循环效率的发展方向前进，传统材料尽管技术成熟，但是已经无法满足动力电池领域不断的需求，未来在正极材料领域会出现更多的突破性技术 。
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2022年7月，第28届中国兰州投资贸易洽谈会在甘肃省兰州市开幕 。图为参展的新能源汽车 。新华社
2金属锂虽好却是“带刺的玫瑰”
锂电池的负极材料，同样是关键 。它对于电池的首次循环效率、循环寿命、倍率性能和安全性能有着直接影响 。第一代锂离子电池负极材料直接采用金属锂，但在充放电过程中容易产生枝晶 。金属锂在长时间充放电后，表面就会长出枝晶 。这就像光滑的平面突然长出千万根刺，可想而知这朵“带刺的玫瑰”最终可能会戳穿电池，造成短路，甚至引发爆炸 。
【数码相机电池放久了充不进电数码相机电池哪个牌子好】第二代负极材料采用锂铝合金解决了金属锂产生枝晶的问题，但材料在循环过程中体积变化大，材料主体易粉化脱落，循环性不佳 。第三代负极材料是釆用层状石墨碳材料，该材料在锂脱嵌过程中电位接近锂本身的电位，层状结构有利于锂的嵌入脱出，大大提高了锂离子电池的循环和安全性能 。时至今日，大规模商业化的负极材料依然主要是石墨类碳材料和钛酸锂两大类 。
尽管石墨类碳材料和钛酸锂在商业化方面比较成熟，但是这两类材料都有一个固有缺陷就是理论比容量都较低，这使得当前锂离子电池的能量密度还不能满足动力电池的更高要求 。
因此，未来锂离子电池负极材料的发展可能会呈现“两条腿走路”的态势，一条是回归初心，重新选用金属锂作为负极材料，研究的重心集中于如何克服金属锂在长时间充放电过程中的枝晶问题；另一条路是针对目前对于高能量密度的紧迫需求，改善现有电池体系，有针对性地替换电极材料，并寻找可真正产业化、有应用前景的负极材料 。
3用铜房子隔绝金属锂的“刺”
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