雙離子電池是什么電池？

所謂雙離子電池是把傳統鋰離子電池的正負極進行了調整，用廉價且易得的石墨烯替代，目前已批量應用于鋰離子電池的鉆酸鋰、錳酸鋰、三元或磷酸鐵鋰作為電池的正極材料；采用鋁箔同時作為電池負極材料和負極集流體；電解液由常規鋰鹽和碳酸酯類有機溶劑組成。

雙離子電池的工作原理也有別于傳統鋰離子電池，充電過程中，正極石墨發生陰離子插層反應，而鋁負極發生鋁-鋰合金化反應，放電過程則相反。這種新型反應機理不僅顯著提高了電池的工作電壓（3.8-4.6V），同時大幅降低電池的質量、體積及制造成本，從而全面提升了電池的能量密度，從而提高電池的續航時間。

為了降低單位Wh的成本，人們開發了多種高能量密度的蓄電池，例如Li-O2電池，理論比能量可達3600Wh/kg（2Li++O2+2e-=Li202，2.96VvsLi/Li+），遠高于鋰離子電池，并且具有環境友好等特點。為了進一步降低成本，人們還以Na，Zn等替代金屬Li，開發Na-O2和Zn-O2電池，目前這些技術還都處在基礎技術研發階段，目前主要研究主要集中在金屬-電解液界面研究和放電產物研究等方面，其中Li-O2電池開發難度較小，研究比較充分，有希望能在短期內進行應用。

此外Li-S電池也是研究的熱點，S的理論比容可達1672mAh/g，理論比能量達到2600Wh/kg，雖然遜色于Li-O2電池，但也要遠遠高于鋰離子電池。目前Li-S電池存在的主要問題是，S的導電性差，接近絕緣體，體積膨脹大（80%），S正極的嵌鋰產物會溶解在電解液里，在正負極之間穿梭，導致容量快速衰降，循環和儲存性能差。目前鋰離子電池上常用的酯類電解液由于存在較多的副反應而無法在Li-S電池上應用，所以Li-S電池一般采用醚類電解液，導致電池的高溫性能很差。為了克服上述問題，研究者分分采用S納米化、表面包覆改性和全新的固態電解質等方法克服，目前Li-S電池的研究已經取得了許多重要的進展，因此Li-S電池也是最有希望在短期內取代鋰離子電池的高比能儲能體系。

上一個三十年是屬于鋰離子電池的時代，下一個三十年會是屬于那種電池呢？Li-S電池、Li-O2電池和雙離子電池，究竟誰會成為鋰離子電池的掘墓人呢？我們來分析一下雙離子電池的優勢，首先是成本，雙離子電池正負極采用的都是石墨材料，光是這一點就要比采用NCA，NCM和LCO正極材料的鋰離子電池成本低很多。其次是環保屬性，雙離子電池幾乎不含有重金屬成分，正負極的石墨材料也很好處理，不會對環境產生嚴重的重金屬污染。最重要的是工藝優勢，目前的鋰離子電池生產設備和工藝完全可以用于雙離子電池的生產，可以說雙離子電池的技術一旦成熟，并開始推廣，現有的鋰離子電池生產廠家可以在不更換設備的前提下，段時間內實現快速轉型。