Page 124 - 能源动力工程的发展与展望

D 能源动力工程的发展与展望
evelopment and Prospects of Energy and Power Engineering

子绝缘性，物理上隔开正负极；有着良好的电化学稳定性，耐电解液腐蚀；有着
较佳的力学性能，如拉伸强度、穿刺强度等，尽可能地薄；有着较好的电解液浸
润性和较强的吸液保湿能力；有着较好的热稳定性、平整性与空间稳定性。现阶

段，锂离子电池隔膜常用的是聚烯烃隔膜，如单层 PP，单层 PE，三层 PP/PE/PP
复合膜等。

综上所述，与其他可充电电池相比，锂离子电池具有白放电低、循环寿命长、
工作电压高及能量密度大等优点，是目前重要的新能源材料之一。锂离子电池由
正极、负极、电解液和隔膜等部分组成，各个部分的材料对锂离子电池性能有着
重要的影响。近年来，锂离子电池正负极材料、电解液和隔膜的开发研究得到了

广泛开展，并且取得了较大的进展。例如，在正极材料研究方面，层状的钴酸锂
是一种十分成熟的锂离子电池正极材料，但其有着一些缺陷，尖晶石型的锰酸锂

是有望代替层状钴酸锂的锂离子电池正极材料之一，而富锂相正极材料是能够满
足更高的能量密度、高容量的使用需求的材料。

第三节 锂离子电池的工作原理与关键材料

锂离子电池具有较高的能量密度和功率密度、工作电压高、循环寿命长、能

快速充放电等优点，广泛应用于航空航天、电动汽车、便携电子设备等领域。然
而，传统的锂离子电池组存在体积庞大、笨重、有热失控爆炸的风险等问题，在
全球低碳经济的环境趋势下，需要一种更加高效、轻质、安全、绿色环保的电池。
碳纤维复合材料（CFRP）结构锂离子电池（Structural battery，SB）是将结构件

和储能系统相结合，在保持了碳纤维出色的力学性能的同时，赋予其优异的储能
性能，使动力电池组在减重的同时简化结构设计，提高能量效率和结构效率。从

新能源汽车到小型无人机，从人造卫星到电动飞机，碳纤维复合材料结构锂离子
电池能在结构中分布储能，在避免热失控的同时提高安全性能。
事实上，早在 20 多年前一些学者就提出了 SB 的基本概念，但受限于 CF
性能及实验条件，SB 的研究进展比较缓慢。随着 CF 性能的不断提升，利用

T800CF 作为电极制备 SB 的研究引起了国内外学者的广泛关注，相关的基础研
究也得到了快速发展。主要总结了近几年碳纤维复合材料结构锂离子电池的研究

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