锂离子电池比能量高，循环功能好，在消费电子范畴取得了巨大的成功，可是锂离子电池也是高本钱的代名词，特别是在电动汽车这种对锂离子电池有着巨大需求的范畴，对锂离子电池的本钱将愈加灵敏。可是受限于原资料价格高企，特别是碳酸锂、Co和Ni等原资料在近期都有较大起伏的价格上涨，锂离子电池现在的本钱下降的空间有限。
为了下降单位Wh的本钱，人们开发了多种高能量密度的蓄电池，例如Li-O2电池，理论比能量可达3600Wh/kg(2Li++O2+2e-=Li2O2，2.96V vs Li/Li+)，远高于锂离子电池，而且具有环境友好等特色。为了进一步下降本钱，人们还以Na，Zn等代替金属Li，开发Na-O2和Zn-O2电池，现在这些技能还都处在根底技能研制阶段，现在首要研讨首要会集在金属-电解液界面研讨和放电产品研讨等方面，其间Li-O2电池开发难度较小，研讨比较充沛，有期望能在短期内进行运用。
此外Li-S电池也是研讨的热门，S的理论比容可达1672mAh/g，理论比能量到达2600Wh/kg，尽管差劲于Li-O2电池，但也要远远高于锂离子电池。现在Li-S电池存在的首要问题是，S的导电性差，挨近绝缘体，体积膨胀大(80%)，S正极的嵌锂产品会溶解在电解液里，在正负极之间络绎，导致容量快速衰降，循环和贮存功能差。现在锂离子电池上常用的酯类电解液因为存在较多的副反响而无法在Li-S电池上运用，所以Li-S电池一般选用醚类电解液，导致电池的高温功能很差。为了战胜上述问题，研讨者分分选用S纳米化、表面包覆改性和全新的固态电解质等办法战胜，现在Li-S电池的研讨现已取得了许多重要的发展，因而Li-S电池也是最有期望在短期内替代锂离子电池的高比能储能系统。
储能范畴历来都不缺少搅局者，最近几年新式的双离子电池便是其间之一。与锂离子电池的正负极之间只要Li+在参与反响不同，双离子电池的充电的进程中，阴离子在电场的效果下向阳极搬迁，嵌入到阳极结构之中，阳离子向阴极搬迁，嵌入到阴极之中，放电的进程则与之相反，阳极和阴极中的离子脱出，回到电解液中，康复电解液的浓度。现在双离子电池运用的正极资料首要是石墨资料，其实阴离子可以嵌入到石墨结构中早在1938就由Ru?dorff和Hofmann发现，可是因为阴离子的嵌入电势较高，因而前期的双离子电池的电解液运用高浓度的酸溶液作为电解液，这会带来很大的安全隐患。直到90年代，跟着锂离子电池的商业化运用，人们发现假如将锂离子电池的正极替换为可以嵌入阴离子的石墨类资料，可以获得较高电压的双离子电池。随后的几十年人们开端对双离子电池展开了深化的研讨，特别是对阴离子嵌入到石墨结构中的机理进行了深化的研讨「1」。
下图是一些常见的运用在双离子电池的电解液和它们在不同的石墨资猜中的嵌入电势「2」，从这张表上咱们可以注意到，常见的PF6+酯类电解液在双离子电池中，PF6嵌入到石墨结构中的电势都到达5V以上，这也导致了一个严峻的问题——高电压导致的电解液不稳定，然后使得电池在循环中库伦功率继续下降，循环功能较差。近年来跟着离子液体技能的不断发展，离子液体的高热稳定性，低粘度和宽电化学窗口，让咱们看到了双离子电池的期望。
尽管现在学界针对双离子电池的报导许多，可是现在咱们对阴离子嵌入到石墨中的结构还了解较少，Kolja Beltrop的研讨显现阴离子的直径对其嵌入行为有着明显的影响，阴离子直径越大嵌入到石墨中就越困难(还要考虑到阴离子与电解液溶剂的一起效果)「2」。
日本科学家Tatsumi Ishihara针对PF6嵌入到石墨中的行为研讨发现，跟着PF6的嵌入，石墨片层之间的间隔逐步扩展，最大可到达0.4nm(石墨片之间的层距离初始为0.336nm)，一起还在较高的电势下发现石墨结构中呈现了纳米气泡的结构，这些纳米气泡结构也使得石墨负极的容量大幅进步，到达147mAh/g，这现已与LiCoO2的比容量相近了「3」。
来自中国科学院深圳先进技能研讨院和中国科技大学的Panpan Qin等人一起开发了一款Al基负极的双离子电池，Panpan Qin在Al箔上制备了一层碳包覆中空Al纳米球，不只很好的按捺了嵌锂进程中发生的应力，还下降了电流密度，然后使得该电池具有极佳的循环功能，在2C下循环1500次，容量坚持率可达99%，在1780W/kg的功率密度下，该电池的能量密度到达了142Wh/kg，这一数据要高于大多数的商业锂离子电池的数据(关于该效果的具体内容咱们将在下一篇文章中具体介绍)。
上一个三十年是归于锂离子电池的年代，下一个三十年会是归于那种电池呢?Li-S电池、Li-O2电池和双离子电池，终究谁会成为锂离子电池的掘墓人呢?咱们来剖析一下双离子电池的优势，首先是本钱，双离子电池正负极选用的都是石墨资料，光是这一点就要比选用NCA，NCM和LCO正极资料的锂离子电池本钱低许多。其次是环保特点，双离子电池几乎不含有重金属成分，正负极的石墨资料也很好处理，不会对环境发生严峻的重金属污染。最重要的是工艺优势，现在的锂离子电池出产设备和工艺完全可以用于双离子电池的出产，可以说双离子电池的技能一旦老练，并开端推行，现有的锂离子电池出产厂家可以在不替换设备的前提下，段时间内完成快速转型。
Li-S电池、Li-O2电池和双离子电池终究谁可以替代锂离子电池，赢得下一个三十年，您怎么看呢?
