雙離子電池是什么電池？

所謂雙離子電池是把傳統(tǒng)鋰離子電池的正負(fù)極進(jìn)行了調(diào)整，用廉價且易得的石墨烯替代，目前已批量應(yīng)用于鋰離子電池的鉆酸鋰、錳酸鋰、三元或磷酸鐵鋰作為電池的正極材料；采用鋁箔同時作為電池負(fù)極材料和負(fù)極集流體；電解液由常規(guī)鋰鹽和碳酸酯類有機(jī)溶劑組成。

雙離子電池的工作原理也有別于傳統(tǒng)鋰離子電池，充電過程中，正極石墨發(fā)生陰離子插層反應(yīng)，而鋁負(fù)極發(fā)生鋁-鋰合金化反應(yīng)，放電過程則相反。這種新型反應(yīng)機(jī)理不僅顯著提高了電池的工作電壓（3.8-4.6V），同時大幅降低電池的質(zhì)量、體積及制造成本，從而全面提升了電池的能量密度，從而提高電池的續(xù)航時間。

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(dá)3600Wh/kg（2Li++O2+2e-=Li202，2.96VvsLi/Li+），遠(yuǎn)高于鋰離子電池，并且具有環(huán)境友好等特點(diǎn)。為了進(jìn)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(jìn)行應(yīng)用。

此外Li-S電池也是研究的熱點(diǎn)，S的理論比容可達(dá)1672mAh/g，理論比能量達(dá)到2600Wh/kg，雖然遜色于Li-O2電池，但也要遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(jìn)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。

上一個三十年是屬于鋰離子電池的時代，下一個三十年會是屬于那種電池呢？Li-S電池、Li-O2電池和雙離子電池，究竟誰會成為鋰離子電池的掘墓人呢？我們來分析一下雙離子電池的優(yōu)勢，首先是成本，雙離子電池正負(fù)極采用的都是石墨材料，光是這一點(diǎn)就要比采用NCA，NCM和LCO正極材料的鋰離子電池成本低很多。其次是環(huán)保屬性，雙離子電池幾乎不含有重金屬成分，正負(fù)極的石墨材料也很好處理，不會對環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的重金屬污染。最重要的是工藝優(yōu)勢，目前的鋰離子電池生產(chǎn)設(shè)備和工藝完全可以用于雙離子電池的生產(chǎn)，可以說雙離子電池的技術(shù)一旦成熟，并開始推廣，現(xiàn)有的鋰離子電池生產(chǎn)廠家可以在不更換設(shè)備的前提下，段時間內(nèi)實(shí)現(xiàn)快速轉(zhuǎn)型。