Материалы для литий-ионных аккумуляторов: настоящее и будущее

В обзоре рассмотрены ключевые технологические достижения и научные проблемы, связанные с широким спектром электродов для литий-ионных аккумуляторов. Для сравнения многочисленных семейств подходящих материалов используются периодическая таблица и графики зависимости потенциала от емкости. Сопоставлены эксплуатационные характеристики, текущие ограничения и последние достижения в разработке коммерческих интеркаляционных материалов, таких как оксид лития-кобальта (LCO), оксид лития-никеля-кобальта-марганца (NCM), оксид лития-никеля-кобальта-алюминия (NCA), фосфат лития-железа (LFP), оксид лития-титана (LTO) и другие, с характеристиками конверсионных материалов, включая аноды на основе сплавообразования (Si, Ge, Sn и т. д.), халькогениды (S, Se, Te) и галогениды металлов (F, Cl, Br, I). Также обсуждаются новые катодные материалы на основе полианионов. Описаны стоимость, распространенность, безопасность, перенос лития и электронов, объемное расширение, растворение материала и поверхностные реакции для каждого типа электродных материалов. Рассмотрены и систематизированы общие и специализированные стратегии преодоления текущих проблем.