隨著不同技術路線動力鋰電池產品工程化、商業(yè)化發(fā)展，鋰離子動力鋰電池技術正朝著更高的能量密度、循環(huán)壽命等指標逐漸進步。其中，正極材料采用高鎳三元材料，負極加入納米硅形成硅碳負極材料，電解質逐漸由液態(tài)發(fā)展為固態(tài)，以實現(xiàn)更高的鋰離子電池能量密度產品與相關市場領域產業(yè)化。

1高鎳三元正極材料

1.1技術原理、優(yōu)缺點

三元材料目前是高能量密度動力鋰電池最優(yōu)選擇。高鎳三元短時間內正在成為動力鋰電池應用主流。三元材料結合了鎳（提升電池容量）、鈷（提高離子導電性）、錳（穩(wěn)定結構）的性能優(yōu)勢，是近階段高能量密度、高性能和低成本的主流產品。到2020年，我國高鎳三元鋰離子電池產業(yè)化能量密度指標是300Wh/kg，力爭實現(xiàn)350Wh/kg。

高鎳三元材料在技術方面仍存在一定的缺點。一是高鎳三元材料的鎳比例提升，加劇鎳鋰離子混排，降低了放電比容量；二是鎳在脫嵌鋰過程中相變導致體積變化，降低了材料結構穩(wěn)定性，進而導致循環(huán)壽命下降；三是碳酸鋰等雜質在高鎳正極材料上更易形成，高溫環(huán)境會導致脹氣，雜質與電解液發(fā)生副反應，最終導致循環(huán)壽命下降，；四是鎳含量的新增出現(xiàn)熱量，使得正極材料熱穩(wěn)定性下降；五是高鎳三元材料表面雜質新增，電解液配方優(yōu)化方法目前仍屬難題。

1.2研發(fā)及產業(yè)化、重要研發(fā)公司

國際方面，松下、三星SDI、LG化學等公司高鎳三元電池已經實現(xiàn)量產（松下鎳鈷鋁三元材料電池配套特斯拉車型，鎳、鈷、鋁比例為8:1.5:0.5，單體電芯能量密度為300Wh/kg）。

國內方面，目前公司普遍在研發(fā)三元材料622體系、811體系技術，尚未大規(guī)模量產。寧德時代、比亞迪、力神、國軒高科等行業(yè)領先公司在高鎳三元鋰離子電池研發(fā)方面已取得進展。比亞迪、中航鋰電、比克電池的正極材料采用高鎳三元材料，負極材料選用納米硅材料體系,2020年能量密度擬提升到300Wh/kg。寧德時代高能量密度電芯采用高鎳三元/硅碳材料體系,計劃2020年達300Wh/kg。國軒高科、中電力神、億緯鋰能的高能量密度電芯采用高鎳三元正極和硅基負極材料體系,計劃2020年達300Wh/kg。

2硅碳負極材料

2.1技術原理、優(yōu)缺點

納米硅與石墨形成的硅碳負極材料，能夠有效提升鋰離子電池的克容量，進一步實現(xiàn)更高的能量密度。從目前已產品化的硅碳負極材料性能來看，相比于石墨負極材料而言，硅碳負極材料最大的優(yōu)勢在于比容量的提升。硅碳負極材料的最低比容量均都超過石墨負極材料的理論比容量。石墨的理論能量密度是372mAh/g，硅負極的理論能量密度高達4200mAh/g。

盡管如此，硅碳負極材料目前仍存在缺點，一是硅體積在充放電的過程出現(xiàn)體積膨脹100%～300%，一定程度上影響電導率。二是硅為半導體，導電性與石墨存在差距，在鋰離子脫嵌過程中不可逆程度大，首次庫倫效率發(fā)生下降。

2.2研發(fā)及產業(yè)化、重要研發(fā)公司

國際方面，特斯拉Model3使用硅碳負極的動力鋰電池，電池容量達到了550mAh/g以上，能量密度達到300Wh/kg。日本GS湯淺研發(fā)的硅基負極鋰離子電池，已應用于三菱等知名品牌汽車；日立集團麥克賽爾公司已研發(fā)出高容量硅負極鋰離子電池。

國內方面，寧德時代、國軒高科、比亞迪、比克、力神、中航鋰電等公司已經在硅碳負極電池研發(fā)方面取得進展。同時國內負極材料生產公司均在硅碳負極領域有所布局，貝特瑞、紫宸等公司已率先推出多款硅碳負極材料已納入上述動力鋰電池研發(fā)體系，杉杉能源已將硅碳負極材料進行產業(yè)化。硅碳新型負極材料已成為電池和材料公司產品研發(fā)的主攻方向。

3固態(tài)電解質

3.1技術原理、優(yōu)缺點

固態(tài)電池，是一種應用固體電極和電解質的電池。目前包括全固體鋰離子電池、鋰空氣電池等（金屬鋰與氧進行可逆反應）。全固態(tài)鋰離子電池是鋰離子電池的一種創(chuàng)新體系。一是電芯中業(yè)態(tài)電解質含量逐漸下降，固液混合電解質逐步替代液態(tài)電解質，并最終發(fā)展成為全固態(tài)電解質。電解質重要包括兩大類，一類是有機聚合物固態(tài)電解質，一類是無機聚合物固態(tài)電解質。其中的固態(tài)電解質不同于傳統(tǒng)的鋰離子電池業(yè)態(tài)電解質，具有高離子電導率、高離子遷移數(shù)、機械性能好、熱穩(wěn)定性好，具有良好的兼容性。

固體電解質相比液態(tài)電解質穩(wěn)定性好，電極材料不會溶解。更多較高電化學穩(wěn)定性的固體材料電解質正在研究，未來正負極材料正朝著更高電壓、更大電流容量密度方向發(fā)展。但與此同時，固態(tài)電池的產業(yè)化發(fā)展存在成本較高，阻抗和電導率導致充電倍率偏低，以及電極與電解質界面阻抗過大等缺點。

3.2研發(fā)及產業(yè)化、重要研發(fā)公司

國際方面，豐田在固態(tài)電池領域具有較長的研究歷史，其鋰硫體系電池已在美國成功申請專利，該體系最大特點在于良好的熱穩(wěn)定性和安全性，成為最具產業(yè)化發(fā)展的技術路線。SolidPower公司則采用鋰金屬作為負極技術路線，研發(fā)更高能量密度的產品，并于寶馬公司開展產業(yè)化合作。此為，三星SDI、現(xiàn)代集團、日立集團、法國Bolloré、美國Sakti3等公司也在固態(tài)電池自主研發(fā)方面取得進展，力求早日實現(xiàn)產業(yè)化。

國內方面，中科院寧波所以鋰金屬負極和鋰硫體系為方向，研究不同電解質體系的高安全性、高倍率性固態(tài)電池。中科院青島能源與過程研究所提出離子導電聚合物體系，該體系由高分子聚合物和鋰鹽構成，該體系對結構的力學強度有明顯提升。此外，寧德時代、中電力神、贛鋒鋰業(yè)、國能電池等國內公司已開展400Wh/kg以上高能量密度固態(tài)電池研發(fā)和制造工藝研究，固態(tài)電池替代當前鋰離子電池的產業(yè)化進展逐漸加快。