第一章 绪论

1.1 锂离子电池的发展现状

1.1.1 前言

锂电池是用金属锂作为电极的一种储能电池，它的比能量极高，但是有安全隐患，锂电池有一次性电池和可充电之分，但是在1991年左右因为可充电的锂电池发生事故以后，现在民用市场上已经很少见到可充电的锂电池了。

锂离子电池是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。1990年,日本索尼公司率先推出了以可”嵌锂”的炭材料作为电池负极的”锂离子二次电池” [1]。

锂电池和锂离子电池在电化学上有一个非常大的区别，那就是放电平台。通常锂电池的放电平台是3.0V，而锂离子电池其平均的放电平台却是 3.6~3.8V之间。利用这个标称电压也可以区别锂离子电池和锂电池。

锂离子二次电池于20世纪90年代初由日本SONY公司率先研制成功并实现商品化。所谓锂离子电池是指分别用两个能可逆地嵌入和脱嵌锂离子的化合物作为正负极构成的二次电池。电池在充电时，Li 从正极中脱出，通过电解液和隔膜，嵌入到负极中。反之，电池放电时，Li 由负极中脱嵌，通过电解液和隔膜，重新嵌入到正极中。由于Li 在正负极中有相对固定的空间和位置，因此电池充放电反应的可逆性很好，从而保证了电池的长循环寿命和工作的安全性。锂离子电池具有以下特点:(1)工作电压高。锂离子电池的电压一般在3.16V，是镍镉、镍氢电池工作电压的3倍。(2)能量密度高。锂离子电池的能量密度应达到180Wh/kg，是同等质量下镍镉电池的3倍，镍氢电池的1.5倍。(3)循环寿命长。锂离子电池通常具有1000多次的循环寿命，是镍镉﹑镍氢电池的2倍。(4)自放电率小。锂离子电池在首次充电的过程中会在碳负极上形成一层固体电解质钝化膜(SEI)，它只允许离子通过而不允许电子通过，因此可以较好地防止自放电，使得贮存寿命增长，容量衰减减小。一般其月自放电率为2%～3%,远低于镍镉电池(25 %～30 %)及镍氢电池(20%)。(5)允许温度范围宽，具有优良的高低温放电性能，可在-20℃～ 60 ℃之间工作。(6)无环境污染。锂离子电池中不含有铅、镉等有毒、有害物质，是真正的绿色环保电池。(7)无记忆效应。记忆效应指电池用电未完时再充电时充电量会下降，而锂离子电池不存在镍镉、镍氢电池的记忆效应，可随时充放电，而不影响其容量和循环寿命。由于锂离子电池具有以上优良的性能，因此它在便携式电子设备、电动汽车、空间技术、国防工业等多方面均展示了广阔的应用前景和潜在的巨大经济效益，被称为21世纪的理想电源。

锂离子电池作为一种化学电源，指分别用两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。当电池充电时，锂离子从正极中脱嵌，在负极中嵌入，放电时反之。锂离子电池的主要构造部分有负极、正极、能传导锂离子的电解质以及把正负极隔开的隔离膜。在充电时负极材料中的锂离子开始脱离负极透过隔膜向正极方向迁移，在正极上捕获一个电子被还原为Li并存贮在具有层状结构的石墨中。放电时在正极中锂会失去一个电子而成为锂离子并穿过隔膜向负极方向迁移并存贮在负极材料中。由于在充放电时锂离子是在正负极之间来回迁移,所以锂离子电池通常又称摇椅电池（Rocking chair battery）。

1.2 锂离子电池电极材料简介

1.2.1正极材料