鋰離子電池比能量高，循環(huán)性能好，在消費電子領(lǐng)域取得了巨大的成功，但是鋰離子電池也是高成本的代名詞，特別是在電動汽車這種對鋰離子電池有著巨大需求的領(lǐng)域，對鋰離子電池的成本將更加敏感。但是受限于原材料價格高企，特別是碳酸鋰、Co和Ni等原材料在近期都有較大幅度的價格上漲，鋰離子電池目前的成本降低的空間有限。
為了降低單位Wh的成本，人們開發(fā)了多種高能量密度的蓄電池，例如Li-O2電池，理論比能量可達3600Wh/kg（2Li++O2+2e-=Li2O2，2.96VvsLi/Li+），遠高于鋰離子電池，并且具有環(huán)境友好等特點。為了進一步降低成本，人們還以Na，Zn等替代金屬Li，開發(fā)Na-O2和Zn-O2電池，目前這些技術(shù)還都處在基礎(chǔ)技術(shù)研發(fā)階段，目前主要研究主要集中在金屬-電解液界面研究和放電產(chǎn)物研究等方面，其中Li-O2電池開發(fā)難度較小，研究比較充分，有希望能在短期內(nèi)進行應(yīng)用。
此外Li-S電池也是研究的熱點，S的理論比容可達1672mAh/g，理論比能量達到2600Wh/kg，雖然遜色于Li-O2電池，但也要遠遠高于鋰離子電池。目前Li-S電池存在的主要問題是，S的導(dǎo)電性差，接近絕緣體，體積膨脹大（80%），S正極的嵌鋰產(chǎn)物會溶解在電解液里，在正負(fù)極之間穿梭，導(dǎo)致容量快速衰降，循環(huán)和儲存性能差。目前鋰離子電池上常用的酯類電解液由于存在較多的副反應(yīng)而無法在Li-S電池上應(yīng)用，所以Li-S電池一般采用醚類電解液，導(dǎo)致電池的高溫性能很差。為了克服上述問題，研究者分分采用S納米化、表面包覆改性和全新的固態(tài)電解質(zhì)等方法克服，目前Li-S電池的研究已經(jīng)取得了許多重要的進展，因此Li-S電池也是最有希望在短期內(nèi)取代鋰離子電池的高比能儲能體系。
儲能領(lǐng)域從來都不缺乏攪局者，最近幾年新興的雙離子電池就是其中之一。與鋰離子電池的正負(fù)極之間只有Li+在參加反應(yīng)不同，雙離子電池的充電的過程中，陰離子在電場的作用下向陽極遷移，嵌入到陽極結(jié)構(gòu)之中，陽離子向陰極遷移，嵌入到陰極之中，放電的過程則與之相反，陽極和陰極中的離子脫出，回到電解液中，恢復(fù)電解液的濃度。
目前雙離子電池使用的正極材料主要是石墨材料，其實陰離子能夠嵌入到石墨結(jié)構(gòu)中早在1938就由Ru？dorff和Hofmann發(fā)現(xiàn)，但是由于陰離子的嵌入電勢較高，因此早期的雙離子電池的電解液使用高濃度的酸溶液作為電解液，這會帶來很大的安全隱患。直到90年代，隨著鋰離子電池的商業(yè)化應(yīng)用，人們發(fā)現(xiàn)如果將鋰離子電池的正極替換為能夠嵌入陰離子的石墨類材料，可以獲得較高電壓的雙離子電池。隨后的幾十年人們開始對雙離子電池展開了深入的研究，特別是對陰離子嵌入到石墨結(jié)構(gòu)中的機理進行了深入的研究。
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