Литий-ионные аккумуляторы: основы, прогресс и проблемы

Литий-ионные аккумуляторы являются основой цифровой электронной революции в современном мобильном обществе и широко используются в мобильных телефонах и портативных компьютерах. Успех коммерческих литий-ионных аккумуляторов в 1990-х годах не был достигнут в одночасье, а стал результатом интенсивных исследований и вклада многих выдающихся ученых и инженеров. С тех пор значительные усилия были направлены на дальнейшее повышение характеристик литий-ионных аккумуляторов, что позволило добиться существенного прогресса. Для удовлетворения растущего спроса на системы хранения энергии, особенно обусловленного все большей популярностью электромобилей, необходимо активизировать исследования по разработке литий-ионных аккумуляторов следующего поколения с существенно улучшенными характеристиками, включая более высокую удельную энергию и объемную плотность энергии, увеличенный ресурс циклирования, более высокую скорость зарядки, повышенные стабильность и безопасность. В разработке литий-ионных аккумуляторов следующего поколения сохраняются значительные проблемы. В будущем необходимо дальнейшее развитие новых концепций аккумуляторов, способных превзойти литий-ионные аккумуляторы. В этом учебном обзоре представлены основные концепции, освещен современный прогресс и обсуждены проблемы, связанные с литий-ионными аккумуляторами. Также приведен краткий обзор широко исследуемых аккумуляторов, выходящих за рамки литий-ионных технологий.