快速发展的电动车和规模储能对电化学能源提出了越来越高的要求, 这里面很关键的因素是燃料电池的催化剂, 可充放电池的材料.
电池材料结构方面, 对于锂离子来说, 一个是牵流, 一个是转换, 比如现在的电池负极材料利用的是石墨, 商品化电池的容量比需求还是不够, 需要新的材料, 比如金属氧化物, 硅等, 这些材料用完以后带来的问题是一旦容量增加, 这些材料就会体积膨胀, 在放电以后体积会收缩, 任何一个材料就会发生损坏, 这是一个难点.
如果在负极材料结构设计形状的时候做成立方体, 八边体, 就可以有更好的性能, 更好的循环稳定性. 循环到200次以后还不衰竭, 反而会增加, 这和通常的材料是不一样的.
正极材料有很多种, 需要其容量好, 多电子反应, 轻等, 但其实正极材料的倍率性也很重要, 因为这关系到它的锂离子传输情况, 传输通道等. 表面反应的时候通道力度如果大, 可以更快的充进去放出来. 开放的结构, 锂离子很容易通过这个结构进去, 从这个意义来说, 这对于锂离子的传输有很大的影响.
锂电池里面除了正极材料和负极材料以外, 各种材料之间的界面过程也很重要. 从分子水平和微观机构参差认识电池的界面结构演变和反应过程, 理性设计和调控电化学能源材料的结构是显著提升其性能的基础, 这一点尤其重要.
