為了應對能源危機和環(huán)境危機，同時也是為了保障國家能源安全和促進產(chǎn)業(yè)升級，我國政府制定了一系列政策來促進新能源系統(tǒng)的建設與發(fā)展。作為新能源系統(tǒng)中關鍵的應用端之一，新能源汽車動力電池一直被廣泛關注和研究，并已取得了卓著的產(chǎn)業(yè)化和技術成果。然而，當前鋰離子動力電池能量密度較低、安全性較差、倍率性能較差、壽命短等缺點嚴重制約了新能源汽車的駕駛體驗，難以滿足廣大消費者的需求，使得新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展仍然任重道遠。因此，開發(fā)新一代動力電池成為國家和社會的迫切需求。

新一代高能量密度電池的策略主要有：開發(fā)滿足實際應用條件的高鎳三元材料、富鋰氧化物固溶體材料等作為正極材料，硅碳材料等作為負極材料，以及固體電解質(zhì)材料替代傳統(tǒng)的電解液。

1高鎳三元材料

研究表明，三元材料中鎳含量的增加可以有效提高動力電池能量密度且可降低電池成本。高鎳三元材料NCM811的能量密度達到280W·h/kg以上。然而，高鎳三元材料穩(wěn)定性差且對生產(chǎn)工藝要求苛刻，制約了其推廣應用。現(xiàn)有的針對性解決方案主要是通過表面包覆、表面修飾、元素摻雜等方式提高材料的穩(wěn)定性。最近，唐仲豐［1］發(fā)現(xiàn)通過NH4H2PO4預先包覆三元前驅(qū)體再混鋰燒結的制備工藝，可以有效去除材料表面的殘鋰，而且燒結過程產(chǎn)生的Li3PO4包覆層能大幅提升高鎳三元材料的倍率性能和高溫循環(huán)性能。不過，高鎳三元材料的推廣應用仍需更多的研究去解決材料的穩(wěn)定性難題。

2富鋰氧化物固溶體材料

采用富鋰氧化物固溶體材料作為正極材料的鋰離子電池，具有能量密度高、熱穩(wěn)定性好、對環(huán)境友好等特點，被認為是下一代鋰離子電極正極材料的最佳選擇之一。但是，其循環(huán)性能和倍率充、放電性能差等問題尚待解決。黃繼春［2］通過噴霧干燥法制備了氧化鋯包覆改性的層狀富鋰氧化物正極材料，試驗表明：包覆量質(zhì)量分數(shù)為1.5%時，材料的能量密度和循環(huán)性能得到有效提升；而且通過檸檬酸進行改性處理后的層狀富鋰氧化物正極材料的首圈放電比容量提高了250%以上。然而，其制備的正極材料的循環(huán)性能依然無法滿足實際應用的要求。

3硅碳材料

目前應用最廣泛的鋰離子負極材料依然是石墨材料。多孔結構的硅碳復合材料，由于充分發(fā)揮了硅作為負極材料的高比容量(理論可達3579mA·h/g)、低脫鋰電位的優(yōu)勢，同時克服了硅材料充、放電過程中體積效應嚴重、電子導電率低和電解液兼容性差等缺點，成為了最具應用潛力的下一代高性能鋰離子電池負極材料。雖然這類突出的研究成果近幾年來一直屢見不鮮，但是由于制備方法過于繁瑣復雜，只適用于實驗室里的微量制備，而批量制備的材料性能差、成本高。

4固體電解質(zhì)材料

當前俗稱的全固態(tài)鋰離子電池是指使用固體電解質(zhì)替代傳統(tǒng)電解液的鋰離子電池，具有壽命長、安全性高等優(yōu)勢。最近，HALLOPEAU等［4］采用微波反應燒結法合成了無機固體電解質(zhì)材料Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3，室溫下的離子電導率高達3.15×10614S/cm，這是至今為止被報道的最高離子電導率；然而其相對密度僅有88%，電化學穩(wěn)定性差。而LI等［5］則是通過引入氟化鋰改性，有效地提高了無機固體電解質(zhì)的穩(wěn)定性，且降低了電解質(zhì)的界面電阻。與此同時，聚合物固態(tài)電解質(zhì)、有機無機復合固態(tài)電解質(zhì)等都被廣泛研究。然而，固體電解質(zhì)一直難以在實際中應用，因為大量的研究結果發(fā)現(xiàn)：幾乎所有的固體電解質(zhì)都難以兼得高離子電導率和寬電化學穩(wěn)定窗口。