鋰離子電池的理論知識

鋰離子電池的工作電壓與構(gòu)成電極的鋰離子嵌入化合物及鋰離子的濃度有關(guān)。

y-- 氧化物中鋰離子占有率（在0-1之間）

by—氧化物中嵌入的鋰離子間的相互作用

根據(jù)上式隨鋰離子嵌入，電池電壓將減小，出現(xiàn)S形電壓曲線

鋰離子電池的正極材料

一. LiCoO2作為正極材料的電池的特點：

1. 開路電壓高，比能量高（理論比能量1068wh/kg，理論容量274mAh/g），放電容量140-150 mAh/g

2. 循環(huán)壽命長，能快速放電

二. LiNiO2與LiCoO2性能接近，實際容量達190-210mAh/g，理論容量為374mAh/g，但制備困難

三. LiMn2O4價格低，比LiNiO2制備容易，但是嵌鋰容量沒有另外二者高，僅有90-110mAh/g（理論容量為148mAh/g），并且在充放電循環(huán)中結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定。

四. LiMnO2容量是LiMn2O4的兩倍，且其循環(huán)性能較好。

正極活性物質(zhì)的粒徑和表面積對鋰離子電池的性能有很大的影響。

當大電流放電時，處于細孔中的鋰離子從孔壁進入正極活性物質(zhì)中，使細孔中的鋰離子濃度減小，極化增加，放電困難。如果細孔的孔徑大，孔的長度小，則鋰離子的擴散快，鋰離子電池就可以繼續(xù)放電。

因此，如果可以控制細孔的大小和表面積就可以采用較粗粒徑的粒子，如果不能控制顆粒細孔大小和比表面積，則可將活性物質(zhì)粉碎道3-10微米，隨鋰離子嵌入正極中，也必然注入電子，電子在粒子中移動速度較快，但是在粒子間移動的速度要慢一些，故必須加入導電劑（石墨活乙炔黑）。

通過高溫合成與低溫合成LiCoO2的循環(huán)伏安測試，表明高溫合成的材料的循環(huán)性能好。

以下兩種物質(zhì)的摩爾比為1：1高溫固相法合成鈷酸鋰

300oC時的反應

碳材料

MCMB具有良好的球形結(jié)構(gòu)，用于電極可以得到zui緊密的堆積方式，制得高密度電極，而且球形比表面積zui小，可以減小在充放電過程中發(fā)生負反應的電極面積。

對完整晶態(tài)的石墨x＝1（LixC）,其理論容量為372mAh/g

鋰離子電池的電解液

有機溶劑

烷基碳酸鹽EC，PC等極性強，介電常數(shù)大，但是粘度大，鋰離子在其中遷移速度小

線性酯，DMC,DPC等粘度小，但介電常數(shù)小

故鋰離子電池常采用混合溶劑

EC的電導率比PC高，但是EC的凝固點高（常溫下是固體），無法單獨使用，因此在鋰蓄電池中勇EC PC 及鏈狀酯的混合溶劑。

電解質(zhì)

陰離子半徑大的鋰鹽較好（從其在有機溶劑中的解離及離子遷移角度考慮）。

可用的有：LiBF4，LiPF6，LiAsF6

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