锂离子电池的工作原理和常用的正负极材料及特点
锂离子电池的工作原理和常用的正负极材料及特点
1109402006 顾轶男
伴随着多媒体时代的发展，笔记本电脑、手机、数码相机等便携电子产品的普及，锂离子电池的市场需求量越来越大。锂离子电池在20世纪90年代被日本索尼公司首次实现商业化生产，它是在锂电池的基础上被研究发展起来的。锂电池的负极材料是锂金属，正极是碳。而锂离子电池的工作原理和正负极材料却与之不同。下面具体来介绍一下锂离子电池的工作原理和常用的正负极材料及特点。
1 锂离子电池的工作原理
当对电池进行充电时，正极中的锂原子电离成Li+和电子，得到外部输入能量的Li+经过电解液运动到负极，并且Li+和电子在负极上复合成锂原子，重新形成的锂原子嵌入到具有很多微孔的碳层负极。嵌入的锂离子越多，充电容量越高。
锂离子电池放电时，嵌在碳层的锂原子向负极表面移动，并在负极表面电离成Li+和电子，Li+和电子通过电解质和负载流向正极，在正极表面复合成锂原子并嵌入正极晶状层中。回到正极的锂离子越多，放电容量越大。
在该电池中，锂永远以离子的形式出现，不会以金属的形态出现，所以这种电池叫做锂离子电池[1]。在锂离子电池的充放电过程中，锂离子处于从正极→负极→正极的运动状态，所以锂离子电池又被称作“摇椅式电池”。
实用化的锂离子电池一般包括：正极、负极、电解质、隔膜、正极引线、负极引线、中心端子、绝缘材料、安全阀、PTC(正温度控制端子)、电池壳等。其中，正、负极材料和电解质的物理化学性能直接决定了锂离子电池的整体性能水平[2]。
2 常用的正极材料
选择正极活性物质需要注意两点：（1）对于锂离子反复嵌入和脱嵌要有结构的稳定性，即单体晶胞系数只发生很小的变化，确保良好的可逆性；（2）比能量高，循环性能好，易制备，成本低[3]。目前常见的锂离子正极材料有LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4等；
2.1 LiCoO2
最早运用于商品化的锂离子电池中的正极材料便是LiCoO2，LiCoO2是层状岩盐结构，很适合锂离子在其中的脱嵌。它的理论容量274 mAh/g，实际容量140mAh/g左右，工作电压范围为2.5—4.2V。因而LiCoO2作为正极材料的优点有工作电压较高，充放电电压平稳，适合大电流充放电，比能量高、循环性能好，生产工艺简单。然而Co有毒，容易造成环境污染，另外也是稀有金属，资源短缺，价格昂贵。因此对它
的研究和改进工作仍在继续。
2.2 LiNiO2
LiNiO2和LiCoO2同属层状岩盐结构，理论容量为274mAh/g，实际容量可达190—210mAh/g，工作电压范围为2.5—4.2V。LiNiO2可逆容量比LiCoO2高出不少，却比LiCoO2便宜。而且自放电低，没有环境污染，与多种电解质有着良好的相容性。不过存在着充放电过程中容易发生结构变化的缺陷，使电池的循环性能变差，容量衰减快，另外它的制备条件苛刻，热稳定性差，运用于电池方面存在安全隐患。尽管如此，但鉴于它拥有诸多优点，人们对它的研究仍然热情不减。
2.3 LiMn2O4
尖晶石型的LiMn2O4具有三维隧道结构，比层间化合物LiCoO2、LiNiO2更利于Li+嵌入和脱出[4]。它的基本性能参数理论容量148mAh/g，实际容量110—120mAh/g，工作电压3—4V。其优点为锰资源丰富，成本低，污染小，LiMn2O4作为正极抗过充性能好，制备较容易。LiMn2O4电极也有一些缺点：（1）在高电压充电下，电极中的锰会溶解到电解液中；（2）在深放电终止时发生Jahn—Teller扭曲效应；（3）锂离子嵌入脱出过程中形成附加相，使得LiMn2O4循环性差；（4）LiMn2O4材料高温下容量迅速衰减[5]。不过锂锰氧化物依旧是一种前景看好的最具发展潜力的正极材料。
3 常用的负极材料
锂离子电池对负极材料的要求是，锂离子能够自由进出嵌锂材料，而材料本身仅发生相应的膨胀或收缩，并不发生因应力过大引起的粉化与崩塌，从而既获得高的比容量，又具有稳定结构支撑下的优良循环特性[6]。目前已实际用于锂离子电池的负极材料一般都是碳素材料，如石墨、软碳、硬碳等，正在探索的负极材料有锡基氧化物、锡合金、氮化物、金属间化合物纳米负极材料。
3.1 石墨
石墨是锂离子电池碳材料中应用最早、研究最多的一种，具有完整的层状晶体结构，有利于锂离子的脱嵌，能与锂形成锂-石墨层间化合物。石墨的理论容量为372mAh/g，充放电效率通常在90%以上。锂在石墨中的脱/嵌反应主要发生在0～0.25 V之间(相对于Li/Li+)，具有良好的充放电电位平台，可与提供锂离子电池的正极材料LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4等匹配，组成的电池平均输出电压高。但石墨作为负极材料也存在许多缺点，例如，充放电循环过程中形成固体电解质界面膜，与溶剂相容性差，不适应大电流充放电等，所以在实际中广泛应用的多是改性石墨。
3.2 金属氧化物
在研究碳负极的同时，寻找电位与Li/Li+电对相近的其他负极材料的工作一直受到重视，如目前主要研究的SnO、WO2、MoO2、VO2、TiO2、Li x Fe2O3、Li4Mn2O12等，而其中SnO材料更是研究中的重点。这是由于锡基氧化物储锂材料有容量密度较高、清洁无污染、原料来源广泛、价格便宜等优点。
3.3 金属间化合物
上面提到的金属氧化物为负极时，首次充电形成的Li2O在负极中可起结构支撑体作用，但又存在较大的不可逆容量。所以，为了降低电极的不可逆容量，保持负极结构的稳定，可以采用金属间化合物来作为锂离子电池的负极。目前研究表明，锂合金负极材料的充放电机理实质上就是合金化与脱合金化反应，该过程导致的巨大体积变化是目前亟需克服的问题[7]。
4 结语
锂离子电池是物理、材料、能源、电子等众多学科的交叉领域。目前该领域的进展已引起化学电源界和产业界的极大兴趣[8]。为了提高电池性能，锂离子电池材料的选择与改进一直是研究的热点和关注点，相信作为绿色、环保、高能的锂离子电池能得到更广泛的应用。
参考文献：
[1]王鸿麟，田金玉，王英杰,锂离子电池.电信技术，1997,11:23—24
[2]赵灵智.锂离子电池概述及负极材料研究进展.广东化学，2009,36（5）：106—111
[3]胡立祥等.锂离子电池概述及正极材料研究进展.山东机械，2004,4:56—58
[4]胡立祥等.锂离子电池概述及正极材料研究进展.山东机械，2004,4:56—58
[5]胡立祥等.锂离子电池概述及正极材料研究进展.山东机械，2004,4:56—58
[6]赵灵智.锂离子电池概述及负极材料研究进展.广东化学，2009,36（5）：106—111
[7]赵灵智.锂离子电池概述及负极材料研究进展.广东化学，2009,36（5）：106—111
[8]刘璐,王红蕾,张志刚.锂离子电池的工作原理及其主要材料.科技信息，2009,23:454—455
四种主要的锂电池正极材料
四种主要的锂电池正极材料 LiCoO2 锂离子从LiCoO2中可逆脱嵌量最多为0.5单元.Li1-xCoO2在x=0.5附近发生可逆相变，从三方对称性转变为单斜对称性。该转变是由于锂离子在离散的晶体位置发生有序化而产生的，并伴随晶体常数的细微变化。但是，也有人在x=0.5附近没有观察到这种可逆相变。当x＞0.5时，Li1-x CoO2在有机溶剂中不稳定，会发生释氧反应;同时CoO2不稳定，容量发生衰减，并伴随钴的损失。该损失是由于钴从其所在的平面迁移到锂所在的平面，导致结构不稳定，使钴离子通过锂离子所在的平面迁移到电解质中。因此x的范围为0≤x≤0.5，理论容量为156mA·h/g。在此范围内电压表现为4V左右的平台。当LiCoO2进行过充电时，会生成新的结构 当校子处于纳米范围时，经过多次循环将产生阳离子无序，部分O3相转变为立方尖晶石相结构，导致容量衰减。粒子小时，由于锂离子的扩散路径短，形成的SEI膜较粒子大的稳定，因此循环性能好。例如，70nm的粒子好于300nm 的粒子。粒子大小对自放电也具有明显影响。例如粒子小，自放电速率快。粒径分布窄，粒子的球形性越好，电化学性能越佳。最佳粒子大小取决于电池的要求。 尽管LiCoO 与其它正极材料相比，循环性能比较优越，但是仍会发生衰减， 2 对于长寿命需求的空间探索而言，还有待于进一步提高循环性能。同时。研究过经过长时期的循环后，从层状结构转变为立方尖晶石结构，特别程发现，LiCoO 2 是位于表面的粒子;另外，降低氧化钴锂的成本，提高在较高温度(＜65℃)下的循环性能和增加可逆容量也是目前研究的方向之一。采用的方法主要有掺杂和包覆。 作为锂离子电池正极材料的锂钴氧化物能够大电流放电，并且放电电压高，放电平稳，循环寿命长。.因此成为最早用于商品化的锉离子蓄电池的正极材料，亦是目前广泛应用于小型便携式电子设备(移动电话、笔记本电脑、小型摄像机等)的正极材料。LiCoO2具有a-NaFeO2型二维层状结构，适宜于锂离子在层间的嵌人和脱出，理论容量为274 mA·h/g。在实际应用中，该材料电化学性能优异，热稳定性好，且初次循环不可逆容量小。实际可逆容量约为120～150 mA·h/g，即可逆嵌人/脱出晶格的锂离子摩尔百分数接近55 %。 在过充电条件下，由于锂含量的减少和金属离子氧化水平的升高，降低了材料的稳定性。另外由于Co原料的稀有，使得LiCoO2的成本较高。 LiCoO2生产工艺相对较为简单，其传统的合成方法主要有高温固相合成法和低温固相合成法。 高沮固相合成法通常以Li2CO3和CoCO3为原料，按Li/Co的摩尔比为1：1配制，在700~900℃下，空气氛围中灼烧而成。也有采用复合成型反应生成LiCoO2前驱物，然后在350～450℃下进行预热处理，再在空气中于700～850℃下加热合成，所得产品的放电容量可达150 mA·h/g。唐致远等以计量比的钴化合物、锂化合物为合成原料在有机溶剂乙醇或丙酮的作用下研磨混合均匀，先在450℃的温度下处理6h.，待冷却后取出研磨，然后再在6～10 MPa压力下压成块状，最后在900℃的温度下合成12～36 h而制得。日本的川内晶介等用Co3O4和Li2 CO3做原料，按化学计量配合在650℃灼烧10h制的温定的活性物质。章福平等按计量将分析纯LiNO3和Co(NO3)2·6H2O混匀，加适量酒石酸，用氨水调
各种锂离子电池正极材料分析
锂离子电池现使用的正极材料有如下几种： 1、钴酸锂 钴酸锂也是目前应用最为广泛的正极材料，钴产生3.9V(vs. Li)的电势平 台，对钴酸锂而言，对应于其理论容量，高达274mAh/g，实际容量可达155mAh/g，具有很高的能量密度。主要应用于便携电池领域：如手机，PDA；移动DVD； MP3/MP4、笔记本电脑。 1）结构缺陷 对钴酸锂（LixCoO2，0
锂离子电池的工作原理
锂离子电池的工作原理 锂离子电池的结构如图2.1和图2.2 所示，一般由正极、负极和高分子隔膜构成。 锂离子电池的正极材料必须有能够接纳锂离子的位置和扩散路径，目前应用性能较好的正极材料是具有高插入电位的层状结构的过渡金属氧化物和锂的化合物，如Li x CoO2，Li x NiO2以及尖晶石结构的LiMn2O4等，这些正极材料的插锂电位都可以达到4V以上。负极材料一般用锂碳层间化合物Li x C6，其电解质一般采用溶解有锂盐LiPF6、LiAsF6的有机溶液。典型的锂离子蓄电池体系由碳负极(焦炭、石墨)、正极氧化钴锂(Li x CoO2）和有机电解液三部分组成。 锂离子电池的电化学表达式： 正极反应： 负极反应： 电池反应： 式中：M=Co、Ni、Fe、W等。 图2.1 锂离子电池结构示意图图2.2 圆柱形锂离子电池结构图锂离子电池实际上是一个锂离子浓差电池，正负电极由两种不同的锂离子嵌入化合物构。充电时，Li+从正极脱嵌经过电解质嵌入负极，此时负极处于富锂态，正极处于贫锂态；放电时则相反，Li+从负极脱嵌，经过电解质嵌入正极，正极处于富锂态，负极处于贫锂态。锂离子电池的工作电压与构成电极的锂离子嵌入化合物本身及锂离子的浓度有关。因此，在充放电循环时，Li+分别在正负极上发生“嵌入-脱嵌”反应，Li+便在正负极之间来回移动，所以，人们又形象地把锂离子电池称为“摇椅电池”或“摇摆电池”。 锂离子蓄电池是在锂蓄电池的基础上发展起来的先进蓄电池，它基本解决了
困扰锂蓄电池发展的两个技术难题，即安全性差和充放电寿命短的问题。锂离子电池与锂电池在原理上的相同之处是：在两种电池中都采用了一种能使锂离子嵌入和脱嵌的金属氧化物或硫化物作为正极，采用一种有机溶剂—无机盐体系作为电解质。不同之处是：在锂离子电池中采用使锂离子嵌入和脱嵌的碳材料代替纯锂作负极。因此，这种电池的工作原理更加简单，在电池工作过程中，仅仅是锂离子从一个电极(脱嵌)后进入另一个电极(嵌入)的过程。具体来说，当电池充电时锂离子是从正极中脱嵌，在碳负极中嵌入，放电时反之。在充放电过程中没有晶形变化，故具有较好的安全性和较长的充放电寿命。 锂离子电池的主要性能 锂离子电池的额定电压为3.6V（少数的是3.7V）。充满电时的终止充电电压与电池阳极材料有关：石墨的4.2V；焦炭的4.1V。充电时要求终止充电电压的精度在±1％之内。锂离子电池的终止放电电压为2.4～2.7V（电池厂家给出工作电压范围或终止放电电压的参数略有不同）。高于终止充电电压及低于终止放电时会对电池有损害。 其使用有一定要求：充电温度：0℃～45℃；保存温度：-20℃～+60℃。锂离子电池不适合大电流充放电。一般充电电流不大于1C，放电电流不大于2C（C 是电池的容量，如C=950mAh，1C的充电率即充电电流为950mA）。充电、放电在20℃左右效果较好，在负温下不能充电，并且放电效果差[4]，（在-20℃放电效果最差，不仅放电电压低，放电时间比20℃放电时的一半还少）。 锂离子电池的充放电特性 锂离子电池的标称电压为3.6V，充满电压为4.2V，对过充电和过放电都比较敏感。为了最大限度减少锂离子电池易受到的过充电、深放电以及短路的损害，单体锂离子电池的充电电压必须严格限制。其充放电特性如图2-3 锂离子电池的充电特性 锂电池在充电中具有如下的特性: 1.在充电前半段，电压是逐渐上升的; 2.在电压达到4.2V后，内阻变化，电压维持不变; 3.整个过程中，电量不断增加; 4.在接近充满时，充电电流会达到很小的值。 经过多年的研究，已经找到了较好的充电控制方法: 1.涓流充电达到放电终止电压 2. 7V ; 2.使用恒流进行充电，使电压基本达到4.2V。安全电流为小于0.8C; 3.恒流阶段基本能达到电量的80% ;
锂电池负极材料大体分为以下几种
锂电池负极材料大体分为以下几种： 第一种是碳负极材料： 目前已经实际用于锂离子电池的负极材料基本上都是碳素材料，如人工石墨、天然石墨、中间相碳微球、石油焦、碳纤维、热解树脂碳等。 第二种是锡基负极材料： 锡基负极材料可分为锡的氧化物和锡基复合氧化物两种。氧化物是指各种价态金属锡的氧化物。目前没有商业化产品。 第三种是含锂过渡金属氮化物负极材料，目前也没有商业化产品。 第四种是合金类负极材料： 包括锡基合金、硅基合金、锗基合金、铝基合金、锑基合金、镁基合金和其它合金，目前也没有商业化产品。 第五种是纳米级负极材料：纳米碳管、纳米合金材料。 第六种纳米材料是纳米氧化物材料：目前合肥翔正化学科技有限公司根据2009年锂电池新能源行业的市场发展最新动向，诸多公司已经开始使用纳米氧化钛和纳米氧化硅添加在以前传统的石墨，锡氧化物，纳米碳管里面，极大的提高锂电池的冲放电量和充放电次数。 锂金属电池 锂－二氧化锰电池是一种以锂为阳极（负极）、以二氧化锰为阴极（正极），并采用有机电解液的一次性电池。该电池的主要特点是电池电压高，额定电压为3V(是一般碱性电池的2倍)；终止放电电压为2V；比能量大(金属锂的理论克容量为3074mAh)；放电电压稳定可靠；有较好的储存性能(储存时间3年以上)、自放电率低(年自放电率≤10%)；工作温度范围－20℃～+60℃。 该电池可以做成不同的外形以满足不同要求，它有长方形、圆柱形及纽扣形(扣式)。 锂离子电池 可充电锂离子电池是目前手机、笔记本电脑等现代数码产品中应用最广泛的电池，但它较为“娇气”，在使用中不可过充、过放(会损坏电池或使之报废)。因此，在电池上有保护元器件或保护电路以防止昂贵的电池损坏。锂离子电池充电要求很高，要保证终止电压精度在±1%之内，目前各大半导体器件厂已开发出多种锂离子电池充电的IC，以保证安全、可靠、快速地充电。 现在手机已十分普遍，基本上都是使用锂离子电池。正确地使用锂离子电池对延长电池寿命是十分重要的。它根据不同的电子产品的要求可以做成扁平长方形、圆柱形、长方形及扣式，并且有由几个电池串联并联在一起组成的电池组。锂离子电池的额定电压，因为近年材料的变化，一般为3.7V，磷酸铁锂（以下称磷铁）正极的则为3.2V。充满电时的终止充电电压一般是4.2V，磷铁3.65V。锂离子电池的终止放电电压为2.75V～3.0V(电池厂给出工作电压范围或给出终止放电电压，各参数略有不同，一般为3.0V，磷铁为2.5V)。低于2.5V（磷铁2.0V）继续放电称为过放，过放对电池会有损害。
锂离子电池基础知识
电池基础知识培训资料 、锂离子电池工作原理与性能简介: 1、电池的定义：电池是一种能量转化与储存的装置，它通过反应将化学能或物理能转化为电能，电池 即是一种化学电源，它由两种不同成分的电化学活性电极分别组成正负极，两电极浸泡在能提供媒体传导作用的电解质中，当连接在某一外部载体上时，通过转换其内部的化学能来提供能源。 2、锂离子电池的工作原理：即充放电原理。Li-ion的正极材料是氧化钻锂，负极是碳。当对电池进行 充电时，电池的正极上有锂离子生成，生成的锂离子经过电解液运动到负极。而作为负极的碳呈层状结构，它有很多微孔，达到负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中，嵌入的锂离子越多，充电容量越高。同样，当对电池进行放电时（即我们使用电池的过程），嵌在负极碳层中的锂离子脱出，又运动回正极。回正极的锂离子越多，放电容量越高。我们通常所说的电池容量指的就是放电容量。在Li-ion的充放 电过程中，锂离子处于从正极一负极一正极的运动状态。Li-ion就象一把摇椅，摇椅的两端为电池的两 极，而锂离子就象运动员一样在摇椅两端来回奔跑。所以，Li-i on又叫摇椅式电池。 通俗来说电池在放电过程中，负极发生氧化反应，向外提供电子；在正极上进行还原反应，从外电路接收电子，电子从负极流到正极，而电流方向正好与电子流动方向相反，故电流经外电路从正极流向负极。电解质是离子导体，离子在电池内部的正负极之间定向移动而导电，阳离子流向正极，阴离子流向负极。整个电池形成了一个由外电路的电子体系和电解质的离子体系构成的完整放电体系，从而产生电能。 正极反应：LiCoO2==== Li i-x CoO + xLi + + xe 负极反应：6C + xLi + + xe - === Li x C6 电池总反应：LiCoO2 + 6C ==== Li1-xCoO2 + LixC6 3、电池的连接： 根据电池的电压与容量的需求，可以把电池做串联、并联及混连连接 a、串联：电压升高，容量基本不变； b、并联：电压基本不变，容量升高； c、混联：电压与容量都会升高； 4、化学电池的种类: 锂离子电池按电池外形来分类，可分为圆柱形、方形、钮扣形和片状形等。
谈一谈锂离子电池正极材料常见的失效形式以及相应的预防措施
谈一谈锂离子电池正极材料常见的失效形式以及相应的预防措施摘要： 锂离子电池的性能与正极材料的质量息息相关，该文介绍了几种对锂离子电池性能有显著影响的正极材料的失效形式，如混入金属异物、水分超标、批次一致性差等，阐明了这些失效形式对电池性能造成的严重危害，以及从质量管理角度对如何避免这些失效的发生进行了说明，为进一步预防质量问题的发生、提高锂离子电池的品质作出有力保证。 众所周知，正极材料是锂离子电池的关键核心材料之一，其性能直接影响了锂离子电池的各项性能指标，目前已经市场化的锂离子电池正极材料包括钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂和三元材料等产品[1] 。相比于锂离子电池的其他原材料，正极材料的品种更加多样化，生产工艺也更加复杂，品质失效的风险也就更大，因而对其质量管理的要求也就更高。该文从材料使用者的角度谈一谈锂离子电池正极材料常见的失效形式以及相应的预防措施。 1 正极材料中混入金属异物 当正极材料中存在铁（Fe ）、铜（Cu ）、铬（Cr ）、镍（Ni）、锌（Zn）、银（Ag）等金属杂质时，电池化成阶段的电压达到这些金属元素的氧化还原电位后，这些金属就会先在正极氧化再到负极还原，当负极处的金属单质累积到一定程度，其沉积金属坚硬的棱角就会刺穿隔膜，造成电池自放电[ 2 ] 。自放电对锂离子电池会造成致命的影响，因而从源头上防止金属异物的引入就显得格外重要。 正极材料生产工序较多，制造过程中的每一个环节都会有金属异物引入的风险，这就对材料供应商的设备自动化程度及现场质量管理水平提出了更高要求。但材料供应商往往由于成本限制，其设备自动化程度较低，生产制造工序断点较多，不可控的风险增加。因此，电池制造商为了保证电池性能稳定，预防自放电发生，必须推动材料供应商从人、机、料、法、环五大方面防止金属异物引入。 首先从人员管控开始，应禁止员工携带金属异物进入车间，禁止佩戴首饰，进入车间应着工作服、工作鞋，戴手套，避免接触金属异物后再接触粉料。要建立监督检查机制，培养员工的质量意识，使其自觉遵守并维护车间环境。
锂电池几种正极材料的优缺点
锂电池几种正极材料的优缺点 锂离子电池的性能主要取决于所用电池内部材料的结构和性能。这些电池内部材料包括负极材料、电解质、隔膜和正极材料等。其中正、负极材料的选择和质量直接决定锂离子电池的性能与价格。因此廉价、高性能的正、负极材料的研究一直是锂离子电池行业发展的重点。负极材料一般选用碳材料，目前的发展比较成熟。而正极材料的开发已经成为制约锂离子电池性能进一步提高、价格进一步降低的重要因素。在目前的商业化生产的锂离子电池中，正极材料的成本大约占整个电池成本的40％左右，正极材料价格的降低直接决定着锂离子电池价格的降低。对锂离子动力电池尤其如此。比如一块手机用的小型锂离子电池大约只需要5克左右的正极材料，而驱动一辆公共汽车用的锂离子动力电池可能需要高达500千克的正极材料。 衡量锂离子电池正极材料的好坏，大致可以从以下几个方面进行评估：（1）正极材料应有较高的氧化还原电位，从而使电池有较高的输出电压；（2）锂离子能够在正极材料中大量的可逆地嵌入和脱嵌，以使电池有高的容量；（3）在锂离子嵌入/脱嵌过程中，正极材料的结构应尽可能不发生变化或小发生变化，以保证电池良好的循环性能；（4）正极的氧化还原电位在锂离子的嵌入/脱嵌过程中变化应尽可能小，使电池的电压不会发生显著变化，以保证电池平稳地充电和放电；（5）正极材料应有较高的电导率，能使电池大电流地充电和放电；（6）正极不与电解质等发生化学反应；（7）锂离子在电极材料中应有较大的扩散系数，便于电池快速充电和放电；（8）价格便宜，对环境无污染。 锂离子电池正极材料一般都是锂的氧化物。研究得比较多的有LiCoO2，LiNiO2，LiMn2O4，LiFePO4和钒的氧化物等。导电聚合物正极材料也引起了人们的极大兴趣。 1、LiCoO2 在目前商业化的锂离子电池中基本上选用层状结构的LiCoO2作为正极材料。其理论容量为274mAh/g，实际容量为140mAh/g左右，也有报道实际容量已达155mAh/g。该正极材料的主要优点为：工作电压较高（平均工作电压为3.7V）、充放电电压平稳，适合大电流充放电，比能量高、循环性能好，电导率高，生产工艺简单、容易制备等。主要缺点为：价格昂贵，抗过充电性较差，循环性能有待进一步提高。 2、LiNiO2
锂离子电池工作原理
锂离子电池工作原理 正极反应：放电时锂离子嵌入，充电时锂离子脱嵌。 负极反应：放电时锂离子脱插，充电时锂离子插入。 电池总反应 以炭材料为负极，以含锂的化合物作正极的锂电池，在充放电过程中，没有金属锂存在，只有锂离子，这就是锂离子电池。当对电池进行充电时，电池的正极上有锂离子生成，生成的锂离子经过电解液运动到负极。而作为负极的碳呈层状结构，它有很多微孔，达到负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中，嵌入的锂离子越多，充电容量越高。同样，当对电池进行放电时（即我们使用电池的过程），嵌在负极碳层中的锂离子脱出，又运动回正极。回正极的锂离子越多，放电容量越高。我们通常所说的电池容量指的就是放电容量。在Li-ion的充放电过程中，锂离子处于从正极→负极→正极的运动状态。Li-ion Batteries就像一把摇椅，摇椅的两端为电池的两极，而锂离子就象运动员一样在摇椅来回奔跑。所以Li-ion Batteries又叫摇椅式电池。 一般锂电池充电电流设定在0.2C至1C之间，电流越大，充电越快，同时电池发热也越大。而且，过大的电流充电，容量不够满，因为电池内部的电化学反应需要时间。就跟倒啤酒一样，倒太快的话会产生泡沫，反而不满。 正极 正极材料：可选正极材料很多，目前主流产品多采用锂铁磷酸盐。 正极反应：放电时锂离子嵌入，充电时锂离子脱嵌。 充电时：LiFePO?→ Li1-xFePO? + xLi + xe
放电时：Li1-xFePO?+ xLi + xe →LiFePO? 负极 负极材料：多采用石墨。新的研究发现钛酸盐可能是更好的材料。 负极反应：放电时锂离子脱插，充电时锂离子插入。 充电时：xLi + xe + 6C →LixC6 放电时：LixC6 → xLi + xe + 6C 锂离子电池是一种二次电池（充电电池），它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，Li+ 在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电池时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。电池一般采用含有锂元素的材料作为电极，是现代高性能电池的代表。 组成部分 钢壳/铝壳/圆柱/软包装系列： （1）正极——活性物质一般为锰酸锂或者钴酸锂，镍钴锰酸锂材料，电动自行车则普遍用镍钴锰酸锂（俗称三元）或者三元+少量锰酸锂，纯的锰酸锂和磷酸铁锂则由于体积大、性能不好或成本高而逐渐淡出。导电集流体使用厚度10--20微米的电解铝箔。 （2）隔膜——一种经特殊成型的高分子薄膜，薄膜有微孔结构，可以让锂离子自由通过，而电子不能通过。 （3）负极——活性物质为石墨，或近似石墨结构的碳，导电集流体使用厚度7-15微米的电解铜箔。
锂离子电池工作原理
锂离子电池工作原理
正极反应：放电时锂离子嵌入，充电时锂离子脱嵌。 负极反应：放电时锂离子脱插，充电时锂离子插入。 电池总反应 以炭材料为负极，以含锂的化合物作正极的锂电池，在充放电过程中，没有金属锂存在，只有锂离子，这就是锂离子电池。当对电池进行充电时，电池的正极上有锂离子生成，生成的锂离子经过电解液运动到负极。而作为负极的碳呈层状结构，它有很多微孔，达到负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中，嵌入的锂离子越多，充电容量越高。同样，当对电池进行放电时（即我们使用电池的过程），嵌在负极碳层中的锂离子脱出，又运动回正极。回正极的锂离子越多，放电容量越高。我们通常所说的电池容量指的就是放电容量。在Li-ion的充放电过程中，锂离子处于从正极→负极→正极的运动状态。Li-ion Batteries就像一把摇椅，摇椅的两端为电池的两极，而锂离子就象运动员一样在摇椅来回奔跑。所以Li-ion Batteries又叫摇椅式电池。 一般锂电池充电电流设定在0.2C至1C之间，电流越大，充电越
快，同时电池发热也越大。而且，过大的电流充电，容量不够满，因为电池内部的电化学反应需要时间。就跟倒啤酒一样，倒太快的话会产生泡沫，反而不满。 正极 正极材料：可选正极材料很多，目前主流产品多采用锂铁磷酸盐。 正极反应：放电时锂离子嵌入，充电时锂离子脱嵌。 充电时：LiFePO?→ Li1-xFePO? + xLi + xe 放电时：Li1-xFePO?+ xLi + xe →LiFePO? 负极 负极材料：多采用石墨。新的研究发现钛酸盐可能是更好的材料。 负极反应：放电时锂离子脱插，充电时锂离子插入。 充电时：xLi + xe + 6C →LixC6 放电时：LixC6 → xLi + xe + 6C
锂电池正负极材料粘接剂No.10002
锂电池正负极材料粘接剂 Author:Harrison 1.正极材料粘接剂PVDF 正极粘接剂90%为PVDF，也有部分水性粘接剂； 1.1 PVDF(Polyvinylidene Fluoride)理化性质 外观为半透明或白色的粉体或颗粒，分子间存在较强的氢键，含氧指数46%，不燃，结晶度65%-78%，密度1.17-1.79g/cm3,熔点173，热变形温度112-145℃，长期使用温度-40-150℃。 水溶性：不溶于水； 分子式：（-CH2-CF2-）n CAS号：24937-79-9 1.2 含氟聚合物 PTFE聚四氟乙烯 PCTFE聚三氟氯乙烯 PVF聚氟乙烯 PVDF聚偏二氟乙烯 1.3 粘接剂 概念：由树脂加入一些特殊的助剂，经注塑或挤出等加工工艺得到的高分子聚合物。 作用：保证活性物质制浆时均匀和安全性，粘接作用，有利于形成SEI膜。 1.4 锂离子电池对粘接剂的要求 对活性物质有较好的黏性力，浆料长时间保持稳定 对箔材有较好的粘接性,粘接集流体 在宽电压范围内稳定性好，正极粘接剂在正极高压不被氧化，负极低压不被还原，极片辊压后不易反弹 高熔点，切片时不易碎裂 在电解液中不易溶胀且对电解液不发生发应，有较好的离子电导率 有良好的加工性能 有一定的耐中高温性200℃ 环境友好，安全，成本优势 1.5 PVDF的性能 ●PVDF浆料遇水析出 PVDF出现凝胶与分子结构、支链分布、接枝等； PVDF不溶于水，NMP溶于水，因此PVDF溶于PVDF时可能因为PVDF吸附了空气中的水分或者是NMP有水分，因而产生了凝胶； ●PVDF颜色变化 一是高温烘烤的变黄趋势，氟离子的剥离 二是NMP中的游离氨增多，攻击C-F键，或者杂质、纯度、含碱量引起从无色到咖啡色的深浅变化；
四种锂电池负极材料的PK
四种锂电池负极材料的PK 作者：中国储能网新闻中心来源：电池中国网发布时间：2016-8-8 18:46:00 中国储能网讯：负极材料作为锂电池四大组成材料之一，在提高电池 的容量以及循环性能方面起到了重要作用，处于锂电池产业中游的核心环节。调研显示，2015年中国负极材料产量7.28万吨，同比增长42.7%，国内产值为38.8亿元，同比增长35.2%。这标志着锂电池负极材料市场 迎来了发展的春天。 负极材料分类众多，其中石墨类碳材料一直处于负极材料的主流地位。编辑总结发现，近日受到追捧的石墨烯概念、业内使用较为普遍的人工石墨、性能稳定的中间相碳微球以及有“新大陆”之称的硅碳复合材料，在 负极材料领域形成了“四方争霸”的局面。下面就让编辑带大家了解一下 这“四方霸主”的厉害吧。 独占一方的石墨烯 石墨烯是由碳原子构成的只有一层原子厚度的二维晶体，因为质地薄、硬度大且电子移动速度快而被科学家广泛推崇，并冠以“新材料之王”的
美誉。尽管这位“王者”优异的化学性能被新能源市场所看好，但是至今 为止依然停留在“概念化”的阶段。 如果将石墨烯用作锂电负极材料的话，需要独立的上下游产业链、昂 贵的价格还有复杂的工艺，这让众多负极材料厂商望而却步。尽管如此， 国内依然有一些企业砥砺前行，目前中国安宝、大富科技以及贝特瑞等知 名企业已经开始布局石墨烯产业。 但是，行业内关于石墨烯用作负极材料的质疑也在不断发酵，有人认 为石墨烯的振实和压实密度都非常低，又加之成本昂贵，作为电池负极材 料前景十分渺茫。但是鉴于它的热潮还在持续，说它是“一方霸主”也不 为过。 控制“主场”的人工石墨 目前负极材料主要以天然石墨和人造石墨为主，这两种石墨各有优劣。湖州创亚总经理胡博表示：“天然石墨克容量较高、工艺简单、价格便宜，但吸液及循环性能差一些；人造石墨工艺复杂些、价格贵些，但循环及安 全性能较好。通过各种手段的技术改进，这两种石墨负极材料都可以‘扬 长避短’，但就目前来看，人造石墨用于动力电池上占据一定的优势”。 而这一说法也在市场中得到了印证。相关媒体调研数据显示，今年第 一季度中国天然石墨产量4770吨，同比增长16.3%；人造石墨出货15160吨，同比增长110.5%。从以上数据来看，人造石墨出货量远高于天然石墨，而造成这一现象的重要原因，是今年以来市场对动力电池的强 劲需求。 性能稳定的中间相碳微球 中间相碳微球具有高度有序的层面堆积结构，是典型的软碳，石墨化 程度较高，结构稳定，电化学性能优异。据中咨网研究部统计数据显示，2012年中国负极材料出货量为27650吨，其中天然石墨出货量占比59%，人造石墨30%，石墨化中间碳微球8%。就此说来，中间相碳微球是仅次于天然石墨和人工石墨的第三大主流碳类负极材料。
各种锂离子电池正极材料分析
各种锂离子电池正极材料分析 锂离子电池现使用的正极材料有如下几种： 1、钴酸锂 钴酸锂也是目前应用最为广泛的正极材料，钴产生3.9V(vs. Li)的电势平台，对钴酸锂而言，对应于其理论容量，高达274mAh/g，实际容量可达155mAh/g，具有很高的能量密度。主要应用于便携电池领域：如手机，PDA；移动DVD；MP3/MP4、笔记本电脑。 1）结构缺陷对钴酸锂（LixCoO2，0
锂离子电池几种有机正极材料介绍
锂离子电池几种有机正极材料介绍 随着储能电源和电动汽车的迅猛发展，开发高能量密度的锂离子电池成为研究的重点之一。锂离子电池性能的提高很大程度上取决于正极材料的特性。目前无机正极材料使用广泛，但不乏各种缺陷。与无机正极材料相比，有机物正极材料具有理论比容量高、原料丰富、环境友好、结构可设计性强和体系安全的优点，是一类具有广泛应用前景的储能物质。本文主要介绍了几类作为锂离子正极材料的有机化合物，对比分析了这些化合物的电化学性能、电化学反应机理。 导电有机高分子正极材料 早期的有机正极材料研究较多的是导电高分子材料，单一态的导电高分子正极材料存在许多缺陷，不能满足实际应用的需求，人们开始了基于导电高分子的各种复合材料的研究。研究人员将V2O5掺杂在聚吡咯中制备PPy/ V2O5复合材料，充放电后PPy/ V2O5复合材料发生阴离子的掺杂/脱掺杂以及Li+的嵌入/脱嵌入反应,正极材料内部元素的百分含量和材料内部的外观形貌会发生变化循环稳定性能不佳。 图1 PPy/ V2O5复合材料电化学性能及充放电后表面形貌图该类导电聚合物用作锂电池正极材料是通过阴离子的掺杂/脱掺杂实现电化学过程。通常存在以下缺点：反应体系中要求电解液的体积大，导致电池的能量密度难以提高，导电性能不高;电化学反应速度慢，需要掺杂大量的导电剂;有机聚合物在电解液中仍然存在缓慢溶解的问题;长期循环稳定性能不高;理论容量不高。存在很大的改进空间。
有机硫化物正极材料 科研人员又将目光转向了以S-S键的断裂和键合进行放能和储能的有机硫化物。他们发现增加硫链长度可以增加比容量，但是由于硫本身的绝缘性，且电极反应产生的中间产物Li2SX易于溶解在电解液和沉积在锂负极表面,严重影响了电池的充放电功率和循环性能。所以，他们又将S-S键引入有机物分子中，形成各种线形、梯形或者网状多交联的硫化聚合物，代表性的化合物如表1所示。 表1 典型有机硫化合物正极材料 有机硫化合物正极材料虽然在一定程度上提高了电池电化学活性和循环稳定性能，但有机硫化合物普遍存在以下问题：容量衰减快，易发生降解;在电解液中的溶解问题难以克服，循环稳定性能仍然不高;放电时生成的硫离子向负极转移的问题;导电性差，室温下电化学反应速度缓慢;有机硫化合物正极活性材料的循环性能离实际应用仍有差距，难以满足实际应用的需要。 含氧共轭有机物正极材料 有机共轭含氧化合物电极材料具有高比容量、结构多样性和反应动力学快等优点，已成为锂离子电池正极材料的研究热点。以蒽醌及其聚合物、含共轭结构的酸酐等为代表的羰基化合物作为一种新兴的正极材料逐渐受到关注，其电化学反应机制是：放电时每个羰基上的氧原子得一个电子，同时嵌入锂离子生成烯醇锂盐;充电时锂离子脱出，羰基还原，通过羰基和烯醇结构之间的转换实现锂离子可逆地嵌入和脱出。 科研人员研究了一种新型有机醌类化合物1,4,5,8-四羟基-9,10-蒽醌(THAQ，图2)及其氧化产物(O-THAQ)的电化学性能，其首次充放电容量和循环性能都较高。
锂电池结构与原理
锂电池原理和结构 1、锂离子电池的结构与工作原理：所谓锂离子电池是指分别用二个能可逆地嵌入与脱嵌锂离子的化合物作为正负极构成的二次电池。人们将这种靠锂离子在正负极之间的转移来完成电池充放电工作的，独特机理的锂离子电池形象地称为“摇椅式电池”，俗称“锂电”。以LiCoO2为例：⑴电池充电时，锂离子从正极中脱嵌，在负极中嵌入，放电时反之。这就需要一个电极在组装前处于嵌锂状态，一般选择相对锂而言电位大于3V且在空气中稳定的嵌锂过渡金属氧化物做正极，如LiCoO 2、LiNiO2、LiMn2O4、LiFePO4。⑵为负极的材料则选择电位尽可能接近锂电位的可嵌入锂化合物，如各种碳材料包括天然石墨、合成石墨、碳纤维、中间相小球碳素等和金属氧化物，包括SnO、SnO2、锡复合氧化物SnBxPyOz(x=0.4～0.6，y=0.6～0.4，z=(2＋3x＋5y)/2)等。
2、电池一般包括：正极（positive）、负极（negative）、电解质（electrolyte）、隔膜（separator）、正极引线（positivelead）、负极引线（negativeplate）、中心端子、绝缘材料（insulator）、安全阀（safetyvent）、密封圈（gasket）、PTC（正温度控制端子）、电池壳。一般大家较关心正极、负极、电解质
锂电池的详细介绍 1、锂离子电池 锂离子电池目前由液态锂离子电池(LIB)和聚合物锂离子电池(PLB)两类。其中，液态锂离子电池是指 Li +嵌入化合物为正、负极的二次电池。正极采用锂化合物L iC oO2或LiMn2O4，负极采用锂-碳层间化合物。锂离子电池由于工作电压高、体积小、质量轻、能量高、无记忆效应、无污染、自放电小、循环寿命长，是21世纪发展的理想能源。 2、锂离子电池发展简史 锂电池和锂离子电池是20世纪开发成功的新型高能电池。这种电池的负极是金属锂，正极用MnO2，SOCL2，(CFx)n等。70年代进入实用化。因其具有能量高、电池电压高、工作温度范围宽、贮存寿命长等优点，已广泛应用于军事和民用小型电器中，如移动电话、便携式计算机、摄像机、照相机等、部分代替了传统电池。 3、锂离子电池发展前景 锂离子电池以其特有的性能优势已在便携式电器如手提电脑、摄像机、移动通讯中得到普遍应用。目前开发的大容量锂离子电池已在电动汽车中开始试用，预计将成为21世纪电动汽车的主要动力电源之一，并将在人造卫星、航空航天和储能方面得到应用。 4、电池的基本性能 (1)电池的开路电压
锂电池的几种主要正极材料对比分析
锂电池的几种主要正极材料对比分析 锂电池的性能主要取决于所用电池内部材料的结构和性能。介绍一下 锂电池主要正极钴酸锂，镍酸锂，锰酸锂，磷酸铁锂和钒的氧化物等。 锂电池的性能主要取决于所用电池内部材料的结构和性能。这些电池内部材料包括正极材料、负极材料、电解液、隔膜和导电材 料等。其中正、负极材料的选择和质量直接决定锂电池的性能与价格。因此廉价、高性能的正、负极材料的研宄一直是锂电池行业发展的重 点。负极材料一般选用碳材料，目前的发展比较成熟。而正极材料的 开发已经成为制约锂电池性能进一步提高、价格进一步降低的重要因 0 在目前的商业化生产的锂电池中，正极材料的成本大约占整个 电池成本的40^左右，正极材料价格的降低直接决定着锂电池价格 的降低。对锂动力电池尤其如此。比如一块手机用的小型锂电池大约 只需要5克左右的正极材料，而驱动一辆电动汽车用的锂动力电池可 能需要高达500千克的正极材料。 衡量锂电池正极材料的好坏，大致可以从以下几个方面进行评估： 正极材料应有较高的氧化还原电位，从而使电池有较高的输出电压；
(之）锂离子能够在正极材料中大量的可逆地嵌入和脱嵌，以使 电池有高的容量； 0在锂离子嵌入7脱嵌过程中，正极材料的结构应尽可能不发 生变化或小发生变化，以保证电池良好的循环性能； 正极的氧化还原电位在锂离子的嵌入7脱嵌过程中变化应尽 可能小，使电池的电压不会发生显著变化，以保证电池平稳地充电和 放电； (石）正极材料应有较高的电导率，能使电池大电流地充电和放 (^)正极不与电解质等发生化学反应； ⑴锂离子在电极材料中应有较大的扩散系数，便于电池快速 充电和放电； (^)价格便宜，对环境无污染。 锂电池正极材料一般都是锂的氧化物。研宄得比较多的有钴酸锂，镍酸锂，锰酸锂，磷酸铁锂和钒的氧化物等。导电聚合物正极材 料也引起了人们的极大兴趣。 1、钴酸锂 在目前商业化的锂电池中基本上选用层状结构的钴酸锂作为正极材料。其理论容量为274111…1/8，实际容量为140111^1/8左右，也 有报道实际容量己达155—该正极材料的主要优点为：工作电 压较高（平均工作电压为3.7^〉、充放电电压平稳，适合大电流充放 电，比能量高、循环性能好，电导率髙，生产工艺简单、容易制备等。
锂离子电池正负极材料的研究
锂离子电池正自极材料的研究／吕成学等?２１? 锂离子电池正负极材料的研究＋ 吕成学“２褚嘉宜１翟玉春１田彦文１ （１东北大学材料与冶金学院，沈阳１１０００４；２沈阳大学师范学院．沈阳１１００ｌ６） 摘要锂离于电池作为新一代的充电电池，近年来得到了飞速的发展。它以高的性能被用于手机电池、笔记本电脑和其它便携式电器。不久的将来，它将会为电动汽车或大型储存电挂的电池提供能量。本文阐述了枉离子电池挂术发展的现状，其中包括正极材料、负极材料、电解质以殪与之发展相关的问题的成因，井分析了它们的优敞点。 关键词锂离子电池正撮材料负极材料电解质 １一ｆ、＾２一Ａ ＲｅｃｅｎｔＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓｉｎＡｎｏｄｅａｎｄＣａｔｈＯｄｅＭａｔｅｒｉａｌｓｆＯｒＬｉｔｈｉｕｍＩＯｎＢａｔｔｅｒｙＬＵＣｈｅｎｇｘｕｅⅢＣＨＵＪｉａｙｉｌＺＨＡＩＹｕｃｈｕｎ２ＴＩＡＮＹａｎｗｅｎ２ （１Ｓｃｈｏｏｌ。｛ＭａｔｅｒｉａｌｓａｎｄＭｅｔａｌｌｕ。ｇｙ，ＮｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎＵｎｉｖｅｒｓｌｔｙ，Ｓｈｅｎｙａｎ窖１１０００４，Ｃｈｌｎａ ２ＴｈｅＴｅａｃｈｅｒ’ｓＣｏｌｌｅｇｅｏｆＳｈｅｎｙａ“ｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ１１００１６） ＡｂｓｔｒａｃｔＲｅｓｅａｒｃｈｏｎ１１ｔｈｉｕｍＩｏｎｂａｔｔｅｒＩｅｓ８ｓｎｅｗｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｒｅｃｈａ‘ｇｅａｂｌｅｂａｔｔｅｒｌｅｓｈａｓｍａｄｅｒａｐｌｄ ｐｒｏｇｒｅｓｓｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ．Ｌｉｔｈｉｕｍｉｏｎｂａｔｔｅｒｉｅｓａｒｅｎｏｗｕｓｅｄａ８ｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙｆｏｒｃｅｌｌｕｌａｒｐｈｏｎｅ８，ｐｏｒｔａｂＩｅｃｏｍｐｕｔｅｒｓａｎｄｓ州ｒａｌ。ｔｈｅｒｐｒｏｔａｂｌｅｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｄｅｖｉｃｅｓｂｅｃａｕ￥ｅｏｆｉｔｓｅｘｃｅｌｌｅｎｔｐｒｏｐｅｒｔｌｅｓ．ａｎｄａｒｅｅｘｐｅｃｔｅｄｔｏｂｅｕｓｅｄｅｌｔｈｅｒｌｎｅｌｅｃｔｒｌｃｖｅｈｌｃｌｅｓ（ＥＶ）ｏｒＩｎｌａ‘ｇｅ—ｓｃａｌｅｂａｌｔｅｒｉｅｓｆｏｒｅｌｅｃｔｒｌｃｌｔｙｓｔｏｒ８９ｅ．Ｔｈｉ８ｐａｐｅｒｒｅｖｌｅｗｓｃｕｒｒｅｎｔｒｅｓｅａｒｃｈＩｎｔｏｔｈｅｉｒｍａｔｅｒｌａｌｓ，ｗｈｌｃｈｃｏｎｓｔｌｔｕｔｅａｎｏｄｅ，ｃａｔｈｏｄｅａｎｄｅＩｅｃｔｒｏｌｙｔｅ，ａｎｄａｎａｌｙｚｅｓｐｒｏｂＩｅｍｓａｓｓｏｃｌａｔｅｄｗｉｔｈｔｈｅｌｒｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ．ａｎｄｔｈｅｌｒａｄｖａｎｔａｇｅｓａｎｄｄｒａｗｂａｃｋ轴 Ｋｅｙｗｏｒｄｓｌｌｔｈｉｕｍｉｏｎｂａｔｔｅｒｉｅｓ．ｃａｔｈｏｄｅ，ａｎｏｄｅ．ｅＩｅｃｔｒｏｌｙｔｅ 白１８５９年ＧａｓｔｏｎＰ１ａｎｔｅ提出铅一酸电池概念以来，化学电源界一直在努力寻找高能量比、循环寿命长的二次电池。１９９０年日本ｓＯＮＹ公司率先研制成功锂离子电池。一。锂离子电池具有工作电压高、重量轻、能量密度大、自放电小、循环寿命长、无记忆效应、无环境污染、安全性能好等突出优点，是目前电容量极高的一种便携式理想电池。可应用于摄象机、移动电话、笔记本电脑以及便携式测量仪器等电子装置．也是未来电动汽车、航天、卫星、飞船、潜艇、水下机器Ａ等轻型高能动力电池的首进电源。这就使锂离子电池的应用范围从信息产业到能源交通，从太空到水下不断地被拓展。电极材料是研究锂离子电池的基础，也是近年来受广泛关注的研究热点。 １锂离子电池的工作原理 所谓锂离子电池是措分别用两个能可逆地嵌入与脱嵌锂离子的活性物质作为正负极构成的二次电池。电池充电时，Ｌｉ＋离子从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极｝放电时，“＋离子则从负极脱出，插入正极。以Ｌｉｃｏｏ。为正极活性材料．石墨为负极材料的锂离子电池，其充放电反应式可表示为： 充电 Ｌｚｃ００２＋ｃ６毫蔷Ｄ”。）ｃｏｑ＋Ｌｚ。ｃ６ 其电化学反应式可表示为： ｔ一１ｃ６，ＬｔｘｌｎＰＣＥｃＬＤＭＥ，ＤＭｃｌ『ＬｉＣ００ｚ‘＋）， 其中Ｌｚｘ一（工ｚｃｚｏＩ，ＬｉＡｓＦ６．Ｌｆ尸Ｆｅ）， 其工作原理如图１所示一 圈１锂离子电池工作原理 Ｆｉｇ１Ｐｒｉｎｃｊｐｌｅｏｆｌｉｔｈｉｕｍｉ蛐ｂａｔｔｅｒｙ 锂离予电池是由电极材料、电解质和隔膜等部分组成．其性能在很大程度上取决于电池组成材料（尤其是正极和负极材料） ＊基金项目：沈阳市科技基金资助项目（项目编号：０３０２４１） 吕成学：男，１９６０年生，高级工程师．博士研究生，沈阳大学师范学院学报编辑部 万方数据