锂离子电池的理论知识

锂离子电池的工作电压与构成电极的锂离子嵌入化合物及锂离子的浓度有关。

y-- 氧化物中锂离子占有率（在0-1之间）

by—氧化物中嵌入的锂离子间的相互作用

根据上式随锂离子嵌入，电池电压将减小，出现S形电压曲线

锂离子电池的正极材料

一. LiCoO2作为正极材料的电池的特点：

1. 开路电压高，比能量高（理论比能量1068wh/kg，理论容量274mAh/g），放电容量140-150 mAh/g

2. 循环寿命长，能快速放电

二. LiNiO2与LiCoO2性能接近，实际容量达190-210mAh/g，理论容量为374mAh/g，但制备困难

三. LiMn2O4价格低，比LiNiO2制备容易，但是嵌锂容量没有另外二者高，仅有90-110mAh/g（理论容量为148mAh/g），并且在充放电循环中结构不稳定。

四. LiMnO2容量是LiMn2O4的两倍，且其循环性能较好。

正极活性物质的粒径和表面积对锂离子电池的性能有很大的影响。

当大电流放电时，处于细孔中的锂离子从孔壁进入正极活性物质中，使细孔中的锂离子浓度减小，极化增加，放电困难。如果细孔的孔径大，孔的长度小，则锂离子的扩散快，锂离子电池就可以继续放电。

因此，如果可以控制细孔的大小和表面积就可以采用较粗粒径的粒子，如果不能控制颗粒细孔大小和比表面积，则可将活性物质粉碎道3-10微米，随锂离子嵌入正极中，也必然注入电子，电子在粒子中移动速度较快，但是在粒子间移动的速度要慢一些，故必须加入导电剂（石墨活乙炔黑）。

通过高温合成与低温合成LiCoO2的循环伏安测试，表明高温合成的材料的循环性能好。

以下两种物质的摩尔比为1：1高温固相法合成钴酸锂

300oC时的反应

碳材料

MCMB具有良好的球形结构，用于电极可以得到zui紧密的堆积方式，制得高密度电极，而且球形比表面积zui小，可以减小在充放电过程中发生负反应的电极面积。

对完整晶态的石墨x＝1（LixC）,其理论容量为372mAh/g

锂离子电池的电解液

有机溶剂

烷基碳酸盐EC，PC等极性强，介电常数大，但是粘度大，锂离子在其中迁移速度小

线性酯，DMC,DPC等粘度小，但介电常数小

故锂离子电池常采用混合溶剂

EC的电导率比PC高，但是EC的凝固点高（常温下是固体），无法单独使用，因此在锂蓄电池中勇EC PC 及链状酯的混合溶剂。

电解质

阴离子半径大的锂盐较好（从其在有机溶剂中的解离及离子迁移角度考虑）。

可用的有：LiBF4，LiPF6，LiAsF6

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