锂离子电池可用于多种产品，包括电子产品、电池供电的工业设备、无线耳机、家用电器和储能系统。创新的锂离子电池制造和回收技术正在迅速商业化，全球需求显著增加。
锂离子电池的市场动态
在过去十年里，锂离子电池在国内和工业应用中得到了普及。它们优越的电荷密度和储存电能的能力是其成功的核心原因。
它们优越的能量密度意味着这些电池可以储存比传统产品相比更高的能量，使用更少的材料和体积更小。这使得它们成为小型、可穿戴和便携式产品的热门选择。
到2023年，锂离子电池行业的市值约为544亿美元。随着锂电池需求的增加，专家预测这一市场将稳步增长，从2024—2030年的复合年增长率(CAGR)约为20.3 %
汽车行业是锂离子电池的主要客户，具有最具发展潜力。由于锂离子电池能力的改进和低成本，电动汽车(EV)预计将在全球范围内呈指数级增长。
美国处于这电池市场的前沿，在有力的监管和众多私人运营商的推动下，电动汽车销量不断增长。到2030年，预计美国64%的轻型汽车将使用锂电供电。
在主要的锂离子电池制造公司中，阿尔伯马尔公司(ALB)的利润最高，市值为181亿美元。其他关键企业，如来自韩国的LG能源解决方案、日本工业巨头东芝公司和安迪锂PLC，是全球锂离子电池开发的领跑者。
技术进步：更高效和更强大的锂离子电池
新型锂电池每月都在出现，磷酸铁锂(LFP)电池目前主导着市场。中国是LFP电池的领先制造商，生产近95 %的电池安装在轻型汽车(LDVs)上。
不含锂的钠离子电池的供应链也正在建立中，生产能力超过100千瓦时(主要在中国)。
由于其在LFP电池化学领域的主导地位，中国的CATL生产了大部分的卡车电池。LFP电池的耐用性和低成本使其成为传统锂离子电池的首选替代品。
依赖于固体电解质的全固态锂电池(ASSLBs)也因其操作起来更安全而越来越受欢迎。大多数制造商利用具有高离子导电性的硫化物电解质来实现其高效的操作能力。
然而，硫化物电解质的显著电导率有助于电子通过电解质球的平稳传递，导致锂树突在晶界(GBs)直接沉积，并导致严重的自放电。
研究人员最近引入了一种晶界电子绝缘(GBEI)策略，防止电子传递穿过晶界(GBs)。这种方法使Li−Li对称细胞表现出30倍长的循环寿命。它还使整个细胞的自放电速率比原始硫化物电解质低三倍。
Li−LiCoO2 ASSLBs在650个循环后表现出80 %的高容量保留率，并在0.5 mA cm-2的电流密度下，在超过2600个循环中保持稳定的循环性能。
锂电池所面临的挑战和未来的创新
虽然锂电池提供了令人印象深刻的性能，但它们并非没有限制。锂会造成重大的环境风险，需要及时的解决方案，促进其快速商业化。
最近的创新预计将塑造锂电池的未来，随着新材料的集成在提高能量密度和降低原材料费用方面发挥关键作用，从而降低锂电池和封装成本。
在这些创新中，新型电解质化学物质是最重要的。这些配方对于开发下一代锂电池制造的负、正极活性材料至关重要。
学术和工业研究人员正在开发定制的液体电解质配方，包括氟化溶剂，以促进高效的锂金属循环。公司还在投资新型高效的锂提取技术，显著降低成本并满足先进的性能要求。
考虑到锂电池发展的进展，其利用率的增长趋势有望呈指数级增长。 |
