摘要：锂离子电池已成为当前应用最广泛的储能器件,能量密度、功率密度是评价其性能的两个重要参数。然而,高能量密度与高功率密度存在矛盾,有着“此消彼长”的现象。发展高能量密度和高功率密度兼顾型锂离子电池(简称双高型锂离子电池)对于进一步满足高效能、现代化装备(如特种装备、电动无人机等)具有重要意义。关键新材料是决定双高型锂离子电池性能的基本和核心因素,电池性能的跃升需要从储能机制、新材料制备技术出发。本文首先介绍了双高型锂离子电池的定义及关键性能指标,随后综述了双高型锂离子电池关键正极、负极材料及其改性策略等方面的研究进展,以及不同类型的电解质对锂离子电池性能的影响,并对双高型锂离子电池的设计和研发进行了讨论,总结了研究现状、面临的挑战和未来发展趋势,为下一代双高型锂离子电池的设计开发提供了新思路。

摘要：锂离子电池在首次充电过程中,负极表面形成固态电解质界面膜(SEI膜)的过程会不可逆地消耗电池体系中的活性锂含量,影响电池的能量密度和循环寿命,这一现象在高比能设计的电池中表现尤为明显。通过补锂技术额外补充活性锂是解决这一问题的有效手段。从工艺角度进行区分,当前补锂技术主要分为负极补锂与正极补锂,其中正极补锂技术因其安全性和电池制造工艺兼容性高而受到广泛关注。正极补锂技术主要是指在锂离子电池的正极中添加具有高不可逆容量的含锂化合物,即正极补锂添加剂/正极补锂材料。当前主流的正极补锂材料主要包含二元含锂化合物、三元含锂化合物和有机含锂化合物。此外,正极补锂也可以通过设计过嵌锂正极材料实现活性锂补偿。本文总结了当前基于正极的补锂技术与策略,综述了正极补锂技术的最新研究进展以及在提升锂离子电池首次效率、能量密度及循环寿命中的应用情况,对当前主流的正极补锂策略进行对比分析,并对未来正极补锂策略进一步实现产业化应用作出展望。

摘要：小型合成孔径雷达(SAR)卫星对储能电池系统提出了轻量化、大功率的要求,现有的SAR卫星用电池难以满足需求,急需开发高能量高功率的锂离子电池。采用兼具容量和功率性能的镍钴铝酸锂(LiNi_(x)Co_(y)Mn_(z)O_(2),NCA)作为正极活性材料,高容量中间相炭微球(MCMB)作为负极活性材料,显著提升了电池体系的容量和比能量。通过设计极片的活性物质载量和电解液用量,保证了电池功率性能(≥10 C)的发挥;通过加大电极片面积和极柱尺寸,控制了大倍率放电时电池温升。研制了兼顾高比能和高功率的锂离子电池单体,额定容量20 Ah,1 C放电比能量达到180 Wh·kg^(-1),且10 C放电容量相较1 C保持率96.24%,15 C下持续放电比功率超过2000 W·kg^(-1),可以满足下一代轻小型SAR卫星能源供电需求。