用于動(dòng)力鋰電池的鈷和鎳資源將在2030年前后將會(huì)出現(xiàn)供不應(yīng)求的局面，三元材料發(fā)展必然是不可持續(xù)的；未來新型正極材料必須是優(yōu)于當(dāng)前嵌入型正極材料的一種高潛力材料；硅基材料與新型正極材料適配不僅要提高其能量密度，還要大幅度降低鋰離子電池的成本。

電動(dòng)汽車需要?jiǎng)恿碓?動(dòng)力蓄電池的比能量、壽命、安全性和價(jià)格，對(duì)純電動(dòng)汽車的發(fā)展至關(guān)重要，而鋰離子電池具有比能量高、自放電低、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，是目前最具實(shí)用價(jià)值的電動(dòng)汽車電池。經(jīng)過20多年來的科技進(jìn)步，LIBs的性能得到巨大提升。鋰電池包中比能量密度增加了近3倍，從不到200Wh/L增長(zhǎng)到超過700Wh/L。生產(chǎn)成本是原來的3%左右，目前可控制生產(chǎn)成本低于150$/kWh。但這仍然高于美國(guó)能源部計(jì)劃的100$/kWh的目標(biāo)。當(dāng)前功率在50-100KW.h的動(dòng)力電池重量約為600公斤，體積也要在500L左右。

因?yàn)楝F(xiàn)在的鋰電池的能量密度已經(jīng)接近理論最大值，LIBs的能量密度提升正逐漸變緩。電池市場(chǎng)的快速增長(zhǎng)，使LIBs降價(jià)更顯得遙不可及。相反的是，在過去的兩年里，鋰電池產(chǎn)量的激增幾乎使鈷的價(jià)格幾乎翻了兩番，從每千克22美元生到81美元。市場(chǎng)需求的增大和價(jià)格的快速上漲已經(jīng)鼓勵(lì)一些生產(chǎn)商偷工減料，違反環(huán)境和安全法規(guī)。例如，在中國(guó)，石墨礦釋放的粉塵已經(jīng)損壞了農(nóng)作物、污染了村莊和飲用水。而在非洲，一些礦主剝削童工，在缺少防毒面具等防護(hù)設(shè)備，手工開采礦石的小型礦山，通常這么做觸犯法律。包括寶馬在內(nèi)的一些公司都制定嚴(yán)格的政策來督促其鈷供應(yīng)商，而其它一些電動(dòng)車生產(chǎn)廠家并不這樣做。

　1、活性物質(zhì)空間結(jié)構(gòu)破壞，一般是固化工藝造成的；
　　
　　2、極板內(nèi)部導(dǎo)電不良，一部分活性物質(zhì)脫離組織，無法得到還原；
　　
　　3、電解質(zhì)或極板內(nèi)雜質(zhì)含量太高，局部出現(xiàn)原電池反應(yīng)。
　　
　　過放電或反充電到正負(fù)極完全顛倒，確實(shí)可以讓一部分的軟化正極得到還原。但負(fù)極的碳素和其他添加劑被氧化，性能破壞了。
　　

　　之所以容量變大，主要是激活部分鈍化的活性物質(zhì)，還有就是相當(dāng)于重新進(jìn)行槽內(nèi)化成。對(duì)一般的失效可以修復(fù)，但對(duì)正極軟化不一定能還原。
　　

未來電池材料的出路幾何？

答案是用常規(guī)金屬（鐵、銅）來生產(chǎn)鋰離子電池正極材料。例如鐵不僅價(jià)格低廉（低至6美分/kg）而且儲(chǔ)量豐富（760億噸）。因?yàn)閭鹘y(tǒng)的富鐵材料（LiFePO4）和富錳材料（LiMnO2或LiMn2O4）在使用中都有各種各樣的缺陷，因此最有希望的替代方案是在電極中使用“替換正極材料”。銅/鐵氟化物和硅可與鋰離子化學(xué)反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)鋰的存儲(chǔ)，可以容納比標(biāo)準(zhǔn)正極多六倍的能量。

轉(zhuǎn)換型正極材料的機(jī)理：它的電化學(xué)轉(zhuǎn)換反應(yīng)是一種不同于傳統(tǒng)的鋰離子嵌入/脫出反應(yīng)的新型儲(chǔ)鋰機(jī)制。反應(yīng)過程中有多個(gè)電子轉(zhuǎn)移，因此基于電化學(xué)轉(zhuǎn)換反應(yīng)機(jī)理的電極材料都具備非常高的理論比容量。這類電極材料主要由過渡金屬的氧化物、硫化物或者氟化物等幾種類型,其中過渡金屬氟化物由于其較強(qiáng)的離子鍵而具備較高的工作電位,比較適合做鋰離子電池的正極材料。其中硅基材料非常適合與之搭配。

一旦這兩種材料的成功運(yùn)用，為電動(dòng)汽車提供動(dòng)力的電池可以減少一半，同時(shí)成本，重量和體積將減少一半甚至更多。但要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，電池研究者們需要研發(fā)高性能氟化物材料和更有效的電解質(zhì)。工程師需要努力開發(fā)使用這些材料的設(shè)備和工藝。除此之外，轉(zhuǎn)換型材料制備的電池還有一些缺點(diǎn)，例如電導(dǎo)率低，倍率性能不佳；轉(zhuǎn)換材料與電解液的副反應(yīng)嚴(yán)重；正、負(fù)極SEI膜形成較厚，有電壓滯后現(xiàn)象；電極充電后膨脹收縮比較嚴(yán)重。