从锂离子电池的结构来看，正负两级与液态电解质是主要组成部分。而人们今天对于电池容量、安全性和使用寿命的要求也越来越高。

锂离子电池所能储存的能量，主要由正极材料、负极材料能够储存的锂离子的数量来决定。负极目前主要使用石油焦等层状碳材料，正极则使用层状金属盐材料，锂离子需要嵌入到层状材料当中进行储存，作为层状支撑的物质会占据电池中大量的质量与体积，造成电池能量密度变低。

降成本、增安全、升容量，是近年来正极材料商业化发展的主要目标。正极材料充满了可以储存能量的锂离子，而层状的框架材料仅提供支撑作用。因此，从降低成本的角度来考虑，一方面可以将昂贵的层状框架用低成本材料替代，另一方面，则可以考虑在单位体积的材料中安置更多的锂离子。

近年来，基于锂的化学反应的正极材料被逐渐提出，典型的代表是硫。与锂盐不同，硫磺可以与锂形成化合物Li2S，这意味着每一个原子量为32的硫原子，可以与两个锂离子结合，与现有的金属锂盐相比，容量可以直接提升10倍，被视作极有潜力的下一代正极材料。目前国内外已经有相关的小规模商业化产品开始出现，相信在不久的将来会逐渐替代层状锂盐材料进入消费领域。

锂离子电池负极材料

负极是锂离子电池安全性的关键。目前所用的锂离子电池负极材料多基于石墨等层状碳材料，原理与正极材料相类似。但石墨不同于正极材料的锂盐，其层与层之间的结合能力比较弱，很容易在充放电过程中发生层层剥离。幸运的是，在石墨紧贴电解液的一侧，会在电池寿命初期几次循环形成一层被称为“固态电解质层”（SEI层）的保护膜。这一保护膜仅有纳米级别厚度，但韧性强而成分复杂，主要产生于有机电解液与锂离子等在石墨表面的化学反应，这一SEI层可以锁定石墨，阻止层层剥离现象的产生。

在电池实际使用中，如果过度放电，即石墨层中的锂离子已经消耗殆尽的情况下继续向石墨层索要锂离子，则SEI层中的锂离子不得不离开电极，造成SEI层被破坏；同样的，如果电池过度充电，由于石墨层间位置已经被占满，新来的锂离子无法嵌入，只能沉积于石墨表面形成锂金属，将会产生锂枝晶，刺穿SEI层，造成SEI层被破坏。因此，从电池安全性和健康度的角度而言，建议用户使用锂离子电池设备时随用随充，不必等到电池耗尽或必须把电池充满。

固态电解质，锂金属负极复兴的关键

目前商业化的锂电池几乎都使用的是液态电解质，其成分为液态的有机溶剂和溶于溶剂的锂盐。使用液态电解质的原因在于锂离子要在正负极之间迁移才能储存/释放能量，而锂性质活泼，需要用液态有机溶剂才能保证安全运行和高效传输。因此开发固态的、可以导通锂离子的电解质不仅可以避免电池内部易燃物质的使用，而且由于固态电解质比较坚固，可以有效抑制锂枝晶的生长。

相较一味提高固态电解质模量、阻止锂枝晶刺破的策略，也许可以加速固态电解质的研究与开发。问题的答案还有待科学及工程家们的努力尝试，

有望未来固态电解质会给大众更安全，更高效的锂离子电池。