什么技术可以大幅提高锂离子电池的容量?

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我仅从科学研究角度上介绍一下,在商业化的进程中,可以改进的实在是太多了,能力有限,很多还不清楚,期待有大神指导。
一般来说,现有的商业上主要是以碳材料为负极的锂电池,他的负极材料容量大约是372 mAh/g。而现在在研究领域来说,三种材料比较常见。Si、Ge与Sn的理论容量分别高达4200、1600和1000 mAh/g,它们与其合金是理想的高容量密度的锂离子电池阳极材料,在科学研究中,基本会以这几类材料作为主要的研究材料,同时还有诸如Fe3O4(1000 mAh/g )这类金属氧化物,常见的研究材料如下图:

引自:Tarascon J. M., Armand M. Issues and challenges facing rechargeable lithium batteries[J]. Nature, 2001, 414(6861): 359-367.
可以很明显的看到所有研究材料的比容量。
在增强容量这方面来看,主要是研究以Si、Ge与Sn为代表的负极材料,具体采用的方式(以Si为例):
1,纳米化,将Si材料制备成零维(纳米颗粒)、一维(纳米线)、二维(纳米薄膜)的材料。
2,包覆,将硅材料外面包覆C材料形成核壳结构(core-shell),蛋黄结构(yolk-shell)或再包覆Ppy/PANi等导电有机物。
3,制备多孔材料,将硅制备成具有孔洞结构的材料。
4,参杂,这里分为无机参杂(如石墨,石墨烯,C60等C材料)、金属材料Cu,Mg,Ag等材料和金属的氧化物、氮化物。
5,寻找合适的电解液(比如采用固态电解质,常用的有LiPON、PS为主体的凝胶状固态电解质)、极片(多孔电极)以及粘结剂(传统 PVDF,改进是以CMC和海藻酸钠)
在科学研究上,这都可以提升锂电池的比容量。
再回到容量上,在单位质量容量一样的情况下,其实还可以通过增加电池的体积,或者并联电池等方式,当然这里需要考虑到电池的同步率,这也需要在工艺上进行改进电池组。
答案可能还有不完整的地方,请多包涵。
目前除了更换材料体系,没有大幅度的手段。不过从设计上讲,手段大概有二十来种。提高电池容量的办法都是属于量变到质变,不过每种手段都是有成本支出的。做多大的容量,最终还是由客户定的。举例说,对于1865而言,不改变极片与隔膜参数的情况下,仅从制造的角度来讲,重要的有提高卷绕对齐度,提高卷绕隔膜张力,减短隔膜起始与终止端长度,使用更细的卷针,使用更薄更窄的极耳,更薄的胶带,使用t型壳,使用预镀镍钢壳,使用高壳,使用更薄的钢壳,更薄的盖子。