阴极是推进锂离子技术的关键

大多数商业化电池的内部运作通常非常简单。铅酸电池是汽车领域使用的传统电池，使用起来非常简单。将两个铅板放入硫酸中，然后您就可以参加比赛了。

然而，锂离子电池几乎比它们的前辈复杂得多。这是因为“锂离子”指的是一种机制——锂离子的转移——它可以发生在各种阴极、阳极和电解质环境中。因此，锂离子电池不仅仅是一种类型，而是这个名称就像一把保护伞，代表了数千种不同的可行配方。

阴极的重要性
一家专注于电池材料的加拿大科技公司，它提供了过去几十年锂离子电池进步的有趣背景。自 1990 年代锂离子电池商业化以来，用于阳极和电解质的材料或技术的发展相对较少。例如，石墨仍然是阳极的首选材料，尽管研究人员正试图弄清楚如何切换到硅。同时，电解质通常是有机溶剂中的锂盐（锂离子聚合物电池除外）。

另一方面，阴极是一个非常不同的故事。这是因为它们通常由金属氧化物或磷酸盐组成——并且可以使用许多不同的可能组合。

以下是五个商业化阴极配方的示例，以及它们所需的金属（锂除外）：

锂、钴、锰、镍、铝和铁只是目前锂离子电池中使用的一些金属——每种电池类型都有相当不同的特性。选择的阴极类型会影响整个电池的能量密度、功率密度、安全性、循环寿命和成本，这就是研究人员不断尝试新想法和组合的原因。

向下钻取
对于像特斯拉这样希望锂离子电池退出速度比“机枪子弹”更快的公司来说，阴极至关重要。从历史上看，这是锂离子电池技术取得最大进步的地方。

阴极选择是决定电池能量密度的主要因素，阴极通常也占锂离子电池成本的 25%。这意味着阴极可以影响 $/kWh 方程式的性能和成本部分——而建造更好的阴极可能是绿色革命成功的关键驱动力。

幸运的是，阴极发展的未来有许多令人兴奋的前景。其中包括诸如使用分层复合结构或原硅酸盐构建阴极等概念，以及对阴极组件中使用的基本材料工艺的改进。

随着这些新技术的应用，锂离子电池的成本将不断下降。事实上，专家们现在表示，电池价格很快就会达到 80 美元/千瓦时——这一成本无疑会使电动汽车比传统的汽油动力汽车便宜。