鋰電池的產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)相對成熟，在電化學(xué)儲能領(lǐng)域占有比較高的比重，鋰離子電池的創(chuàng)新方向主要是在現(xiàn)有技術(shù)及產(chǎn)業(yè)鏈的基礎(chǔ)上尋求更安全、更高效、成本更低的技術(shù)突破。
鋰資源
資源利用方面，發(fā)展方向主要集中在鋰資源開采和回收技術(shù)上。為提高鋰離子富集度，這要求工藝流程更為簡化和分離材料向著更高性能吸附方向發(fā)展，離子交換吸附和膜分離法具有優(yōu)勢。
吸附法：適用于鋰濃度較低的鹽湖，主要依靠對鋰離子具有特定吸附能力的吸附劑來實(shí)現(xiàn)鋰離子的分離，鋁基吸附劑目前較為成熟，但耗水量較大，未來技改方向主要為降低耗水量。
膜分離法：是當(dāng)下產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用最積極的工藝之一，通過壓力，利用膜的選擇性分離功能將料液不同成分進(jìn)行分離，核心是膜材料選擇。鹽湖提鋰的膜材主要為有機(jī)膜，中國的有機(jī)膜處于逐步實(shí)現(xiàn)進(jìn)口替代階段。
正極材料
正極材料方面，逐步提升能量密度是磷酸鐵鋰正極的發(fā)展趨勢，目前可通過補(bǔ)鋰質(zhì)等方式推動。
補(bǔ)鋰又稱為預(yù)鋰化，在電池材料體系中引入高鋰含量物質(zhì)，并使得該物質(zhì)有效釋放鋰離子，彌補(bǔ)活性鋰損失，提升電池的實(shí)際能量密度和循環(huán)壽命。
正極補(bǔ)鋰工藝已經(jīng)比較成熟，實(shí)施補(bǔ)鋰技術(shù)后，磷酸鐵鋰電池的能量密度預(yù)計可提升20%左右60。目前已有公司進(jìn)行規(guī)?；a(chǎn)，預(yù)計未來3-5年可以釋放產(chǎn)能。
負(fù)極材料
負(fù)極材料方面，未來發(fā)展趨勢主要集中在具有高比容量的碳硅復(fù)合材料上。純硅材料在充放電過程中容易出現(xiàn)體積膨脹，但碳材料具有體積變化小等優(yōu)點(diǎn)，因此目前可以產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展方向是將碳材料引入硅中形成硅碳負(fù)極。
這種工藝可以提升負(fù)極比容量，同時也緩解了硅在充放電過程中發(fā)生的體積變化。目前商業(yè)化硅碳負(fù)極中摻硅量大都在10%以下，比容量在400-700mAh/g之間。碳硅負(fù)極的配套產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)逐漸成熟61，預(yù)計將在未來2-3年釋放產(chǎn)能。
隔膜
隔膜方面，創(chuàng)新趨勢主要集中在制備工藝和技術(shù)發(fā)展上。磷酸鐵鋰有干法隔膜向濕法隔膜發(fā)展的趨勢；為提高安全性，在濕法隔膜上進(jìn)行陶瓷涂覆是進(jìn)一步的技術(shù)創(chuàng)新方向。
電解質(zhì)
電解質(zhì)方面，提高電池的安全性和穩(wěn)定性是未來的方向。
液態(tài)電解質(zhì)方面LiFSI具有較好的應(yīng)用前景，LiFSI作為電解液鋰鹽有兩種應(yīng)用方式，作為通用鋰鹽添加劑形成LiPF6-LiFSI混合鋰鹽，以及純LiFSI鋰鹽替代LiPF6。
目前LiFSI已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化，目前在小批量生產(chǎn)階段，未來主要通過批量生產(chǎn)降低成本。
固態(tài)電池是指采用固態(tài)電解質(zhì)的鋰離子電池，工作原理上，固態(tài)鋰電池和傳統(tǒng)的鋰電池并無區(qū)別。對于儲能系統(tǒng)而言，固態(tài)鋰電池最顯著的優(yōu)勢就是安全。固態(tài)電解質(zhì)具有阻燃、易封裝等優(yōu)點(diǎn)，還可以提高電池的能量密度。此外，固態(tài)電解質(zhì)具備較高的機(jī)械強(qiáng)度，能夠有效抑制液態(tài)鋰金屬電池在循環(huán)過程中鋰枝晶刺穿，使開發(fā)具有高能量密度的鋰金屬電池成為可能。因此，全固態(tài)鋰電池是鋰離子電池的理想發(fā)展方向。
但需要說明的是，要實(shí)現(xiàn)固態(tài)電池的技術(shù)突破，在材料學(xué)方面還有兩大挑戰(zhàn)，一是鋰金屬負(fù)極的缺陷，二是固態(tài)電解質(zhì)與正負(fù)界面失效的問題。
由于固態(tài)電解質(zhì)本身比電解液和隔膜要更重，正極體系并沒有變化，因此要實(shí)現(xiàn)質(zhì)量能量密度的超越，只有通過使用鋰金屬負(fù)極，它所能存儲的鋰密度大約是石墨的10倍62。
對于鋰金屬作為負(fù)極的全固態(tài)鋰電池來說，需考慮電池內(nèi)鋰枝晶生長問題，在固態(tài)電解質(zhì)中的枝晶生長較液態(tài)電解液中更為復(fù)雜和多樣化，混合了不同的物理和化學(xué)環(huán)境，其具體機(jī)制目前還不確定。
二是固態(tài)電解質(zhì)與正負(fù)極界面失效問題。固態(tài)電解質(zhì)中的無機(jī)電解質(zhì)與鋰金屬接觸不良，會導(dǎo)致界面電阻高且電流分布不均，而聚合物電解質(zhì)在常溫下保持界面處物化性質(zhì)穩(wěn)定的能力不足。
二者通過影響電解質(zhì)界面穩(wěn)定性進(jìn)而影響全固態(tài)鋰電池長循環(huán)壽命。固態(tài)電池研發(fā)已經(jīng)經(jīng)歷了40年的歷史，除了上述技術(shù)難題尚未攻克外，產(chǎn)業(yè)鏈配套與目前現(xiàn)有的鋰離子電池兼容性很小，因此雖然固態(tài)鋰金屬電池是鋰電池的理想形態(tài)，但若實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)，還需要在突破技術(shù)瓶頸、產(chǎn)業(yè)鏈配套建設(shè)上投入更多的時間。
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