2020年诺贝尔化学奖锂(离子)电池历年高考试题汇编
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高考化学锂（离子）电池试题汇编
1.（2018全国卷Ⅲ，11）一种可充电锂-空气电池如图所示。当电池放电时，O 2 与 Li +在多孔碳材料电极处生 成 Li 2O 2-x （x =0 或 1）。下列说法正确的是 A. 放电时，多孔碳材料电极为负极
B. 放电时，外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极
C. 充电时，电解质溶液中 Li +向多孔碳材料区迁移
D. 充电时，电池总反应为 Li 2O 2-x =2Li+(1－0.5 x )O 2 【答案】D
【解析】由题意知，放电时负极反应为 Li －e －===Li ＋，正极反应为(2－x )O 2＋4Li ＋＋4e －===2Li 2O 2
－x
(x ＝0 或
1)，电池总反应为2＋2Li===Li 2O 2－x 。该电池放电时，金属锂为负极，多孔碳材料为正极，A 项错误； 该电池放电时，外电路电子由锂电极流向多孔碳材料电极，B 项错误；该电池放电时，电解质溶液中的 Li ＋
向多孔碳材料区迁移，充电时电解质溶液中的 Li ＋向锂材料区迁移，C 项错误；充电时电池总反应为 Li 2O 2 x
===2Li ＋(1－x
)O 2，D 项正确。
2
2.（2018 浙江卷，17）锂(Li)—空气电池的工作原理如图所示下列说法不．正．确．的是 A.金属锂作负极，发生氧化反应 B.Li +通过有机电解质向水溶液处移动 C.正极的电极反应：O 2+4e — == 2O 2— D.电池总反应：4Li+O 2+2H 2O==4LiOH 【答案】C
有机电解质 Li
固体电解质膜
空气
电解质水溶液
【解析】金属锂失电子作负极，发生氧化反应，A 正确；在原电池内电路中，阳离子向正极运动，B 正 确。正极浸在电解质水溶液中，故正极反应为：O 2+4e —+2H 2O=4OH — C 错误；电池总反应 4Li+O 2+2H 2O=4LiOH ， D 正确。
3.（2017 全国 III.11）全固态锂硫电池能量密度高、成本低，其工作原理如图所示，其中电极 a 常用掺有石 墨烯的 S 8 材料，电池反应为 16Li ＋x S 8===8Li 2S x (2≤x ≤8)。下列说法错误的是(
)
A ．电池工作时，正极可发生反应：2Li 2S 6＋2Li ＋＋2e －===3Li 2S 4
B ．电池工作时，外电路中流过 0.02 mol 电子，负极材料减重 0.14 g
C．石墨烯的作用主要是提高电极a 的导电性
D．电池充电时间越长，电池中Li2S2 的量越多
【答案】D
【解析】原电池工作时，正极发生一系列得电子的还原反应，即：Li2S8→Li2S6→Li2S4→Li2S2，其中可能有2Li2S6＋2Li＋＋2e－===3Li2S4，A 项正确；该电池工作时，每转移0.02 mol 电子，负极有0.02 mol Li(质量为0.14 g)被氧化为Li＋，则负极质量减少0.14 g，B 项正确；石墨烯能导电，利用石墨烯作电极，可提高电极a 的导电性，C 项正确；充电过程中，Li2S2 的量逐渐减少，当电池充满电时，相当于达到平衡状态，电池中Li2S2 的量趋于不变，故不是电池充电时间越长，电池中Li2S2 的量越多，D 项错误。
4．（2016 四川.9）某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池。放电时电池的总反应为：
Li1-x CoO2+Li x C6=LiCoO2+ C6(x<1)。下列关于该电池的说法不正确的是A．放电时，Li+在
电解质中由负极向正极迁移
B．放电时，负极的电极反应式为Li x C6-xe-= xLi++ C6C．充电时，若转
移1mole-，石墨C6 电极将增重7xg D．充电时，阳极的电极反应式为
LiCoO2-xe-=Li1-x CoO2+xLi+
【答案】C
【解析】该电池放电时是原电池，带正电荷的阳离子向正极移动，放电时负极失去电子，电极反应式为Li x C6－x e－===x Li＋＋C6，A、B 项正确；充电时是电解池，阴极石墨(C6)发生还原反应：x Li＋＋C6＋x e－===Li x C6，若转移1 mol 电子，则石墨C6 电极增重7 g，阳极失去电子发生氧化反应，电极反应式为LiCoO2－x e－===Li1
＋
CoO2＋x Li，C 项错误，D 项正确。
－x
5．（2014 海南.16）锂锰电池的体积小、性能优良，是常用的一次电池。该电池反应原理如图所示，其中电解质LiClO4。溶于混合有机溶剂中，Li+通过电解质迁移入MnO2 晶格中，生成LiMnO2。
回答下列问题：
（1）外电路的电流方向是由极流向极。（填字母）
（2）电池正极反应式为。
（3）是否可用水代替电池中的混合有机溶剂？（填“是”
或“否”），原因是。
（4）MnO2 可与KOH 和KClO3，在高温下反应，生成K2MnO4，反应的化学方程式为。K2 MnO4 在酸性溶液中歧化，生成KMnO4 和MnO2 的物质的量之比为。
【答案】（1）b；a
（2）MnO2＋e＋Li+＝LiMnO2
（3）否；Li 能与水反应
锂离子电池性能测试
华南师范大学实验报告 学生姓名:蓝中舜学号：20120010027 专业：新能源材料与器件勷勤创新班年级、班级：12新能源 课程名称：化学电源实验 实验项目：锂离子电池性能测试 实验类型：验证设计综合实验时间：2014年5月5日-17日 实验指导老师：马国正组员：黄日权郭金海 一、实验目的 1.熟悉、掌握锂离子电池的结构及充放电原理。 2.熟悉、掌握锂离子正极材料的制备过程及工艺。 3.熟悉、掌握锂离子电池的封装工艺及模拟电池测试方法。 二、实验原理 锂离子电池是指正负极为Li+嵌入化合物的二次电池。正极通常采用锂过渡金属氧化物 Li x CoO2，Li x NiO2或Li x Mn2O4，负极采用锂-碳层间化合物Li x C6。电解质为溶有锂盐LiPF6，LiAsF6，LiClO4等的有机溶液。溶剂主要有碳酸乙烯酯（EC）、碳酸丙烯酯（PC）、碳酸二甲酯（DMC）和氯碳酸酯（CIMC）等。在充放电过程中，Li+在两极间往返嵌入和脱出，被形象的称之为“摇椅电池”。 锂离子电池充放电原理和结构示意图如下。 锂离子电池的化学表达式为： -）Cn|LiPF6-EC+DMC|LiM x O y（+ 其电池反应为： LiM x O y+nC Li1-x M x O y+Li x C n 本实验以高温固相法制备的尖晶石型LiMn2O4为正极材料，纯锂片为负极，制备扣式锂离子模拟电池，并对制备的扣式半电池进行充放电测试。 三、仪器与试剂 电化学工作站，蓝点测试系统、手套箱、电子天平、真空干燥箱、切片机、对辊机、鼓风干燥机 LiMn2O4、乙炔黑、PVDF、无水乙醇、电解液（1M LiPF6溶与体积比EC:DEC:EMC=1:1:1
锂离子电池原理(基础篇)
锂离子电池原理及工艺流程 化学电源在实现能量的转换过程中，必须具有两个必要的条件： 一. 组成化学电源的两个电极上进行的氧化还原过程，必须分别在两个分开的区域进行，这一点区别于一般的氧化还原反应。 二. 两电极的活性物质进行氧化还原反应时所需电子必须由外线路传递，这一点区别于金属腐蚀过程的微电池反应。 为了满足以上的条件，任何一种化学电源均由以下四部分组成： 1、电极电池的核心部分，它是由活性物质和导电骨架所组成。活性物质是指正、负极中参加成流反应的物质，是化学电源产生电能的源泉，是决定化学电源基本特性的重要部分。对活性物质的要求是： 1）组成电池的电动势高； 2）电化学活性高，即自发进行反应的能力强； 3）重量比容量和体积比容量大； 4）在电解液中的化学稳定性高； 5）具有高的电子导电性； 6）资源丰富，价格便宜。 2、电解质电池的主要组成之一，在电池内部担负着传递正负极之间电荷的作用，所以势一些具有高离子导电性的物质。对电解质的要求是： 1）稳定性强，因为电解质长期保存在电池内部，所以必须具有稳定的化学性质，使储藏期间电解质与活性物质界面的电化学反应速率小，从而使电池的自放电容量损失减小；2）比电导高，溶液的欧姆压降小，使电池的放电特性得以改善。对于固体电解质，则要求它只具有离子导电性，而不具有电子导电性。 3、隔膜也叫隔离物。置于电池两极之间。隔膜的形状有薄膜、板材、棒材等。其作用是防止正负极活性物质直接接触，造成电池内部短路。对于隔膜的要求是： 1）在电解液中具有良好的化学稳定性和一定的机械强度，并能承受电极活性物质的氧化还原作用； 2）离子通过隔膜的能力要大，也就是说隔膜对电解质离子运动的阻力要小。这样，电池内阻就相应减小，电池在大电流放电时的能量损耗减小； 3）应是电子的良好绝缘体，并能阻挡从电极上脱落活性物质微粒和枝晶的生长； 4）材料来源丰富，价格低廉。常用的隔膜材料有棉纸、微孔橡胶、微孔塑料、玻璃纤维、水化纤维素、接枝膜、尼龙、石棉等。可根据化学电源不同系列的要求而选取。 一、原理 1.0 正极构造 LiCoO2(钴酸锂)+导电剂(乙炔黑)+粘合剂(PVDF)+集流体（铝箔）正极2.0 负极构造 石墨+导电剂(乙炔黑)+增稠剂(CMC)+粘结剂(SBR)+ 集流体（铜箔）负极3.0工作原理 3.1 充电过程 一个电源给电池充电,此时正极上的电子e从通过外部电路跑到负极上,正锂离子Li+从正极“跳进”电解液里，“爬过”隔膜上弯弯曲曲的小洞，“游泳”到达负极，与早就跑过来的电子结合在一起。 正极上发生的反应为 LiCoO2=充电=Li1-xCoO2+XLi++Xe(电子)
锂电池性能测试简介
锂电池性能测试简介 充电及低公害。 各种先进电池中最被重视的商品化电池。所以在此以介绍锂离子电池为主。 可从 压 例。 止电压)又有[CV]的精准。 2.C-V曲线 C-V曲线是描充电池在充电、放电过程中电压及电容量间的关系。充电曲线能让工程师了解如何设计电池充电器，而放电曲线能使工程师在设计电路时正确的掌握电池的特性。例如最佳的工作电压、不同温度C-rate下的电池电容量。
我们也可从电池目前的电压对照C-V曲线：以斜率大小负值概略估算电池的残存容量(Residual Capacity)。因此C-V曲线是了解电池的重要工具。 2、分电池(Cell)性能测试 已组装之分电池，俗称单位电池（以下简称电池）。 在组装后静置8-12小时后为让电解液充份浸润极板，即依下列程序进行测试作 2.） 锂离子电池的化成：除了是使电池作用物质藉第一次充电转成正常电化学作用 钝化膜在锂离子电池的电化 商除将材 料及制程列为机密外化成条件也被列为该公司电池制造的重要机密。 相同于极板测试：将电池实际活化物总量换算理论电容量，以低C-rate C N。因此充、放电电流可以C-rate即C N的系数来表示其大小，关系如下式： I=M* C N I：充、放电电流大小(mA) M：倍率C-rate(hr-1) C N：N小时内完全放电的额定电容量(mAhr)
例如：电池之5小时率容量C5=300mAhr，则C-rate为0.5之充、放电电流大小 将是： I=M* C5=(0.5 hr-1)*(300mAhr)=150mA 电池化成过程中会有大量的能量耗损，最可能是用于钝化膜的形成。 3.电池电容量测试 再依下列步骤 容量在初期会有减少的情形。电池的放电电容量自0.753mA向下减少。待电池电化 有些化成程序亦包含了数十次的充放电 4. 3到520 5.自放电率测试 选取化2到37日放电一 采取积分记录。 于第28
锂电池各个体系性能参数
钴酸锂 1.钴酸锂的概述 1992年SONY公司商品化锂电池问世，由于其具有工作电压高、能流密度高、循环压寿命长、自放电低、无污染、安全性能好等独特的优势，现已广泛用作移动电话、便携式计算机、摄像机、照相机等的电源。并已在航天、航海、人造卫星、小型医疗仪及军用通讯设备中逐步发展成为主流应用的能源电池。Sony公司推出的第一块锂电池中，正极材料是钴酸锂，负极材料为碳。其中，决定电池的可充电最大容量及开路电压的主要是正极材料。因此我国现有的生产正极材料公司，产品几乎全部是钴酸锂。与钴酸锂同属4伏正极材料的候选体系有镍酸锂和锰酸锂两大系列，这两个系列材料在性能上各有长短，锰酸锂在原料价格上优势明显。但在容量和循环寿命上存在不足。钴酸锂的实际使用比容量为130mAh／g，循环次数可达到300至500次以上：而锰酸锂的实际比容量在100mAh ／g左右，循环次数为100至200次。另外，磷酸铁锂电池有安全性高。稳定性好、环保和价格便宜优势，但是导电性较差，而且振实密度较低。因此其在小型电池应用上没有优势。国内钴酸锂市场需求变化呈现典型的中国市场特征，历史较短，但发展较快，多数企业在很短时间进入，但生产企业规模不大，产品主要集中在中低档。 2002年，国内钴酸锂材料市场需求量为2400吨，大多数产品依靠进口，但随着国内主要生产企业的投产，产能和需求量得到了极大的提升，2006年需求量达到6500吨，2008年需求量接近9000吨。 2001年全球主要生产高性能钴酸锂、氧化钴材料的生产企业是比利时Umicore 公司，美国OMG和FMC公司,日本的SEIMEI和日本化学公司等国外企业。另外台湾地区的台湾锂科科技公司也是重要的生产企业。而国内的生产企业为北京当升科技、湖南瑞翔、中信国安盟固利、北大先行和西安荣华等。这些生产企业有些是从科研机构孵化而来，有些是具有上有资源优势的企业。 2.钴酸锂的材料构成 LiCoO2在目前商业化的锂离子电池中基本上选用层状结构的锂离子二次电池正极材料（钴酸锂）的液相合成工艺，它采用聚乙烯醇（ＰＶＡ）或聚乙二醇（ＰＥＧ）水溶液为溶剂，锂盐、钴盐分别溶解在ＰＶＡ或ＰＥＧ水溶液中，混合后的溶液经过加热，浓缩形成凝胶，生成的凝胶体再进行加热分解，然后在高温下煅烧，将烧成的粉体碾磨、过筛即得到钴酸锂粉。与现有技术相比，本发明具有合成温度低，得到的产品纯度高、化学组成均匀等优点。 3.钴酸锂的制备 1活性钴酸锂的制备方法，其特征是包括以下步骤：以原生钴矿石为原料，制取高纯钴盐溶
化学电源
化学电源 一、名词解释 1、自放电：电池开路时，在一定条件下，储存一段时间后，容量自行降低的性能。 2、不可逆硫酸盐化：是伏击活性物质在一定条件下生成坚硬而粗大的硫酸铅，它不同于铅在正常放电时生成的硫酸铅，几乎不溶解，所以在充电时很难或者不能转化为活性物质—海绵铅，是电池容量大大降低。 3、记忆效应：镉镍电池长期进行浅充放循环后再进行深放电时，表现出明显的容量损失和放电电压的下降，经数次全充放电循环后，电性能还可以得到恢复，这种现象称为记忆效应。 4、锌锰电池：锌锰电池是以锌为负极，二氧化锰为正极的电池系列。 5、燃料电池：燃料电池是等温地将燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能的一种电化学的发电装置。 6、锂电池：以锂作为负积的化学电源体系称为锂电池。 7、锂离子电池：是锂二次电池基础上发展起来的一种离子嵌入式电池。 8、一次电池：一次电池也称为原电池，是指放点后不能用充电方法是它恢复到放电以前的状态的一类电池。 9、二次电池：二次电池也称为蓄电池，电池放点后可用充电方法使活性物质恢复到放电以前的状态，从而能够再次放电，充放电过程能反复进行。 10、活性物质：活性物质是指电池放电时通过化学反应能产生电能的电极材料。 11、氢镍电池：MH-Ni电池以金属氢化物为负极，氢化镍电极为正极，氢氧化钾溶液为电解液。 12、工作电压：电池的工作电压又称负载电压，放电电压是指有电流流过外电路时电池两极之间的电势差。 13、开路电压：电池的开路电压是两极间所连接的外线路处于断路时两极间的电势差。 14、终止电压：指电池放电时，电压下降到电池不宜再继续放电的最低工作电压值。 15、镉镍电池：镉镍电池正极采用镍的氧化物，负极采用金属镉，电解质采用氢氧化钾溶液。 16、化学电源：将化学反应产生的能量直接转化为电能的装置称为化学电源。 17、激活电池：储备电池也称为激活电池，在储存期间电解质或电极活性物质分离或电解质处于惰性状态，使用前注入电解质或其他方式使电池激活，电池立即开始工作。 18、循环寿命：在一定的充放电制度下，电池容量降到某一规定值之前电池所能承受的循环次数称为蓄电池的循环寿命。 19、电化学电容器：电化学电容器作为一种新型的储能装置，存储电能的原理是利用电极表面的双电层或生成的二维或准二维法拉第反应。 20、碱锰电池：以锌为负极，以二氧化锰为正极以氢氧化钾为电解液的电池。 21、液流电池：指电池的正极和负极物质均为液态式的氧化还原电对的一类电池，正负极活性物质分别放在两个容器内，电池工作时，分别通过循环泵进入电堆内发生 22、铅酸蓄电池：铅酸蓄电池的正极活性物质是二氧化铅，负极活性物质是海绵状金属铅，电解液是稀硫酸水溶液。
内容(十三)锂离子电池的电化学阻抗谱分析
锂离子电池得电化学阻抗谱分析 1、锂离子电池得特点 锂离子电池充电时,正极中得锂离子从基体脱出,嵌入负极;而放电时,锂离子会从负极中脱出,嵌入正极。因此锂离子电池正负极材料得充放电容量、循环稳定性能与充放电倍率等重要特性均与锂离子在嵌合物电极材料中得脱出与嵌入过程密切相关。这些过程可以很好地从电化学阻抗谱(EIS)得测量与解析中体现出来。 2、电化学阻抗谱得解析 2、1、高频谱解析 嵌合物电极得EIS谱得高频区域就是与锂离子通过活性材料颗粒表面SEI 膜得扩散迁移相关得半圆(高频区域半圆),可用一个并联电路R SEI/C SEI表示。 R SEI与C SEI就是表征锂离子活性材料颗粒表面SEI膜扩散迁移过程得基本参数,如何理解R SEI与C SEI与SEI膜得厚度、时间、温度得关系,就是应用EIS研究锂离子通过活性材料颗粒表面SEI膜扩散过程得基础。 2、1、1、高频谱解析R SEI与C SEI与SEI膜厚度得关系 SEI膜得电阻R SEI与电容C SEI与SEI膜得电导率、介电常数ε得关系可用简单得金属导线得电阻公式与平行板电容器得电容公式表达出来 (1) (2) 以上两式中S为电极得表面积,l为SEI膜得厚度。倘若锂离子在嵌合物电极得嵌入与脱出过程中ρ、ε与S变化较小,那么R SEI得增大与C SEI得减小就意味着SEI 厚度得增加。 2、1、2、SEI膜得生长规律(R SEI与时间得关系) 嵌合物电极得SEI膜得生长规律源于对金属锂表面SEI膜得生长规律得分析而获得。对金属锂电极而言,SEI膜得生长过程可分为两种极端情况:(A)锂电极表面得SEI膜不就是完全均匀得,即锂电极表面存在着锂离子溶解得阳极区域与电子穿过SEI膜导致得溶剂还原得阴极区域;(B)锂电极表面得SEI膜就是完全均匀
锂离子电池隔膜的性能要求
锂离子电池由正、负极材料、电解液、隔膜以及电池外壳组成。隔膜作为电池的“第三极”，是锂离子电池中的关键内层组件之一。隔膜吸收电解液后，可隔离正、负极，以防止短路，同时允许锂离子的传导。在过度充电或者温度升高时，隔膜通过闭孔来阻隔电流传导，防止爆炸。隔膜性能的优势决定电池的界面结构和内阻，进而影响电池的容量、循环性能，充放电电流密度等关键特性。性能优异的隔膜对提高电池的综合性能起着有重要的作用。 锂离子电池隔膜生产材料目前还是以聚烯烃为首选，聚烯烃材料具有强度高、防火、耐化学试剂、耐酸碱腐蚀性好、生物相容性好、无毒等优点，在众多领域得到了广泛的应用。聚烯烃化合物可以提供良好的机械性能和化学稳定性，具有高温自闭性能，确保锂离子二次电池在日常使用上的安全性。 1 、厚度均匀性 隔膜的厚度均匀性与所有薄膜生产企业要求是一样的，是一个永远追求的重要的质量指标，它直接影响隔膜卷的外观质量以致内在性能，是生产过程严加控制的质量指标之一。锂电池用户对隔膜的分切有其特殊的要求，除了有特殊的隔膜分切机、专业培训的专业分切人员外，与隔膜自身的厚度均匀性关系最为密切。 在自动化程度很高的隔膜生产线上，隔膜厚度都是采用精度很高的在线非接触式测厚仪及快速反馈控制系统进行自动检测和控制的。隔膜的厚度均匀性包括纵向厚度均匀性和横向厚度均匀性。其中横向厚度均匀性尤为重要。一般均要求控制在+1微米以内。“南通天丰”公司厚度现已控制在+0.5微米以内。 2、力学性能 隔膜的力学性能是影响其应用的一个重要因素，如果隔膜破裂，就会发生短路，降低成品率，因此要求隔膜在电池组装和充放电结构使用过程中，需要自身具有一定的机械强度。隔膜的机械强度可用抗穿刺强度和拉伸强度来衡量。 拉伸强度，隔膜的拉伸强度与制膜的工艺相关联。采用单轴拉伸，膜在拉伸方向上与垂直方向强度不同；而采用双轴拉伸时，隔膜在两个方向上一致性会相近。一般拉伸强度主要是指纵向强度要达到100MP以上，横向强度不能太大，过大会导致横向收缩率增大，这种收缩会加大锂电池厂家正、负极接触的几率。 抗穿刺强度，抗穿刺强度是指施加在给定针形物上用来戳穿隔膜样本的质量，用它来表示隔膜在装配过程中发生短路的趋势。因隔膜是被夹在凹凸不平的正、负极片间，需要承受很大的压力。为了防止短路，所以隔膜必须具备一定的抗穿刺强度。抗穿刺强度值一般在300-500g。 3、透过性能 透过性能可用在一定时间和压力下，通过隔膜气体的量的多少来表征，主要反映了锂离子透过隔膜的通畅性。隔膜透过性的大小是隔膜孔隙率、孔径、孔的形状及孔曲折度等隔膜内部孔结构综合因素影响的结果。 作为锂电池隔膜材料，本身具有微孔结构，微孔在整个隔膜材料中的分布应当均匀。孔径一般在0.03-0.12um。孔径太小增加电阻，孔径太大易使正负极接触或被枝晶刺穿短路。 隔膜厂家现在基本以透气度、孔隙度指标来衡量透气性。透气率是指特定的空气在特定的压力下通过特定面积隔膜所需要的时间，用Gurley值来表示。根据隔膜厚度，一般在300-700s/100ml。孔隙率是单体膜的体积中孔的体积百分率，它与原料树脂及膜的密度有关。现有锂离子电池隔膜的孔隙率在40%-50%之间。 4、理化性能 润湿性和润湿速度：较好的润湿性有利于提高隔膜与电解液的亲和性，扩大隔膜与电解液的接触面，从而增加离子导电性，提高电池的充放电性能和容量。隔膜对电解液的润湿
内容(十三)锂离子电池的电化学阻抗谱分析报告
锂离子电池的电化学阻抗谱分析 1. 锂离子电池的特点 锂离子电池充电时，正极中的锂离子从基体脱出，嵌入负极；而放电时，锂离子会从负极中脱出，嵌入正极。因此锂离子电池正负极材料的充放电容量、循环稳定性能和充放电倍率等重要特性均与锂离子在嵌合物电极材料中的脱出和嵌入过程密切相关。这些过程可以很好地从电化学阻抗谱（EIS ）的测量与解析中体现出来。 2. 电化学阻抗谱的解析 2.1. 高频谱解析 嵌合物电极的EIS 谱的高频区域是与锂离子通过活性材料颗粒表面SEI 膜的扩散迁移相关的半圆（高频区域半圆），可用一个并联电路R SEI /C SEI 表示。 R SEI 和C SEI 是表征锂离子活性材料颗粒表面SEI 膜扩散迁移过程的基本参数，如何理解R SEI 和C SEI 与SEI 膜的厚度、时间、温度的关系，是应用EIS 研究锂离子通过活性材料颗粒表面SEI 膜扩散过程的基础。 2.1.1. 高频谱解析R SEI 和C SEI 与SEI 膜厚度的关系 SEI 膜的电阻R SEI 和电容C SEI 与SEI 膜的电导率、介电常数的关系可用简单 的金属导线的电阻公式和平行板电容器的电容公式表达出来 S l R SEI ρ= (1) l S C SEI ε = (2) 以上两式中S 为电极的表面积，l 为SEI 膜的厚度。倘若锂离子在嵌合物电极的嵌入和脱出过程中 、 和S 变化较小，那么R SEI 的增大和C SEI 的减小就意味着 SEI 厚度的增加。由此根据R SEI 和C SEI 的变化，可以预测SEI 膜的形成和增长情况（这是理解高频容抗弧的关键）。 2.1.2. SEI 膜的生长规律（R SEI 与时间的关系） 嵌合物电极的SEI 膜的生长规律源于对金属锂表面SEI 膜的生长规律的分析而获得。对金属锂电极而言，SEI 膜的生长过程可分为两种极端情况：（A ）锂电
锰酸锂的制备及其电化学性能
锰酸锂的制备及其电化学性能 锰酸锂具有安全性高、成本低、无毒、无污染等优点,被认为是最有希望取代LiCoO2应用于大功率用电设备的锂离子电池正极材料。因此,对于锰酸锂制备及应用的研究引起了国内外相关领域的广泛关注。 本论文选取锰酸锂为研究对象,对该系列材料的制备方法、工艺条件进行了探索研究,并初步测试了其在Li2SO4水溶液电解液中的电化学性能。首先采用水热甲醇还原反应法制备出层状o-LiMnO2亚微米棒。 该制备过程分两步进行：第一步是通过KMnO4与乙二胺的水热反应合成MnOOH亚微米棒前驱体(含有少量Mn3O4杂质相)；第二步是o-LiMnO2亚微米棒的制备。通过实验确定前驱体的最佳制备条件为：n(乙二胺)/n(KMnO4)=2,120℃水热反应12小时。 XRD结果表明,在第二步中前驱体易被氧化形成杂质相Li0.2Mn2O4。对第二步的探索实验表明,当LiOH的浓度为3mol/L、V(甲醇)/V(H20)=5时,对 (?)o-LiMnO2(?)目的生成最为有利。 在分析实验结果的基础上,提出了o-LiMnO2亚微米棒的形成过程。材料的电化学性能分析表明,层状o-LiMnO2在首次循环就已发生晶相转变形成类尖晶石型LiMn2O4.继而采用醋酸溶胶-凝胶法成功地制备了高纯度、高结晶度的尖晶石型LiMn2O4.通过TG、XRD、FTIR和Raman分析,确定了材料的制备工艺条件：煅烧温度为600-800℃,煅烧时间仅需2小时。 通过SEM和电化学测试对65℃下制备的典型样品的形貌和电化学性能进行了分析,结果表明样品的晶粒尺寸为亚微米级,LiMn2O4电极在充放电过程中表现出良好的可逆性和较好的大电流放电性能。最后采用改进的固相反应法制备出
锂离子电池最新各种性能测试
锂离子电池最新各种性能测试 1 20℃放电性能测试 首先要进行预循环处理，在环境温度20±5℃的条件下,以0.2CA充电，当电池端电压达到充电限制电压4.2V（GB/T18287-2000规定）后，搁置0.5h~1h，再以0.2CA电流放电到终止电压2. 75V（GB/T18287-2000规定）。在20℃放电性能之前进行预循环处理，能有效激活电池的内部组织结构，给以下各项试验做准备。 在环境温度20±5℃的条件下，以0.2CA充电，当电池端电压达到充电限制电压4.2V后，改为恒压充电，直到充电电流小于或等于0.01CA，最长充电时间不大于8h，停止充电，这时，我们可以清晰的看到电脑仪器上显示出的充电示意图形。在充电过程中，一定要注意时间和充电电流的问题，充电电流达到或等于0.01CA即可，时间不易太长，一般都不超过8h。时间过长会造成过度充电，将会对锂离子电池中过多的锂离子硬塞进负极碳结构里去，这样其中一些锂离子再也无法释放出来，严重的会造成电池的损坏，会影响后面的试验数据结果。电池充电结束后，搁置0.5～1h在20±5℃的温度条件下，以0.2CA电流放电到终止电压2.75V，时间应不低于5小时。 上述充放电重复循环5次，当有一次循环符合GB/T18287-2000中4.2.1的规定放电到终止电压2.75V，时间应不低于5小时。该试验即可停止，有些电池在第一个循环放电时间和终止电压没有达到标准要求，这不意味着电池不合格，是因为电池中的一些聚合物质没被充分地激活，待到第二个循环后被激活，可能就会达到标准要求。 2 锂离子电池的高温性能试验（温度55±2℃） 高温性能试验是测试电池在高温的环境条件下的工作状态，由于在高温的条件下锂离子电池中的物质会发生很大变化，主要测试它的放电时间和安全性。电池按GB/T18287-2000中5.3.2.2条规定充电结束后，将电池放入55±2℃的高温箱中恒温2h，然后以1CA电流放电至终止电压，放电时间应符合标准4.3条规定，时间不小于51分钟，电池外观应无变形和爆炸现象，如有爆炸现象立即切断电源，把测试线从测试仪表上取下。此试验要严格控制好箱体温度，注意温度不易太高。 3 恒定湿热性能试验（温度40℃，相对湿度90%～95%，时间48h） 恒定湿热性能试验是测试电池在温度相对偏高，湿度较大的野外环境下的工作状态，电池按GB /T18287-2000中5.3.2.2条规定充电结束后，将电池放入40±2℃，相对湿度90%～95%的恒温恒湿箱中搁置48h后，将电池取出在环境温度20±5℃的条件下搁置2h，目测电池外观，应符合标准4.7.1的规定，再以1CA电流放电至终止电压，放电时间应符合标准4.7.1的规定不低于36mi n，电池外观应无明显变形、锈蚀、冒烟或爆炸。 4 振动试验 振动试验是测试电池在不平稳的有振幅的特殊条件下的工作状态。电池按GB/T18287-2000中5.3.2.2条规定充电结束后，将电池直接安装或通过夹具安装在振动台的台面上，按下面的振动频
锂离子电池材料的制备和电化学性能表征
锂离子电池材料的制备和电化学性能表征（24学时） 一、实验目的 1．了解尖晶石化合物的组成和结构特点。 2．了解无机材料制备方法－共沉淀制备前驱体、高温固相煅烧制备的反应原理和反应过程中影响产物性质的一般因素。 3．了解嵌入－脱嵌反应和锂离子电池的工作原理。 4．了解电池性能的主要参数和测试的主要方法。 二、实验原理 由于具有电压高、容量高、无污染、安全性好、无记忆效应等优异性能，锂离子电池自1991年实现商品化以来，其种类、性能和应用领域都得到了巨大的发展，已经成为最重要的二次电池之一，在手机、笔记本电脑、摄像机、便携式DVD、电动汽车甚至核潜艇上都得到了广泛应用。而锂离子电池的相关研究也成为当前化学电源研究的重要领域。 锂离子电池性能的优劣主要取决于电池的正极。锰酸锂LiMn2O4是重要的锂离子电池正极活性材料之一，其结构见图1。该结构为锂离子的迁移提供了三维通道。 图1 尖晶石晶体结构图 在充电过程中，锂离子从正极脱出，嵌入负极活性物质；而放电过程中，是锂离子的回嵌的过程，因此锂离子电池又称为“摇椅式”电池。电池充放电时，正极活性材料中Li+的迁移过程可用下式表示。 充电时：LiMn2O4→ xLi+ + Li1-x Mn2O4 + xe- 放电时：Li1-x Mn2O4 + yLi++ ye-→ Li1-x+y Mn2O4(0≤x≤1，0≤y≤x)
LiMn2O4的制备方法很多，常用的有高温固相法、低温固相法和液相法等。其中，低温固相法和液相法（溶胶-凝胶法）虽然反应温度低，但产物的电化学性能不能令人满意，且不适合工业化生产的需要。所谓高温固相法，就是在高温下使锰源化合物与锂源化合物反应生成LiMn2O4。 由于LiMn2O4在高温下容量衰减较快，需通过钴离子掺杂进行改性制备LiMn1.85Co0.15O4. 对固相反应而言，原料的分散状态(粒度)、孔隙度、装填密度、反应物的接触面积等对固-固反应速度有很大的影响。必须将反应物粉碎并混合均匀以使原子或离子的扩散比较容易进行。就本实验所制LiMn1.85Co0.15O4，采用共沉淀制备锰钴碳酸盐前驱体以达到离子程度的均匀混合，然后混锂后再进行高温煅烧制备出目标化合物。 三、仪器和试剂 1．仪器 X射线衍射仪，充放电测试仪，箱式电阻炉(马弗炉，Mufflefurnace)，磁力搅拌器，陶瓷坩埚, 电子分析天平，恒温鼓风干燥箱，研钵，压力机，手套箱。 2．试剂 2 mol·L-1硝酸锰钴（Mn/Co=1.85:0.15）溶液，碳酸钠，碳酸锂，金属锂片，Celgard 2400隔膜，PVDF粘合剂（13%），导电炭黑，石墨，电解液（1.15mol·L-1LiPF6的碳酸乙烯酯(EC)－碳酸二甲酯(DMC)－碳酸二乙酯混合溶液(质量比：EC:DMC:DEC=3:1:1)，电池壳。所有试剂均为分析纯。 四、实验步骤 1．Mn0.925Co0.075CO3的制备 取2mol·L-1的硝酸锰钴溶液40mL(约0.08mol), 至于烧杯中。称取8.9g碳酸钠（MW105.99）(0.084mol)至于另一烧杯中，然后加去离子水约80mL，摇动至完全溶解。将搅拌磁子至于硝酸锰钴溶液中，然后置于电磁搅拌器上进行搅拌，并开动加热，待温度升至约50℃，用滴管将碳酸钠溶液缓慢加入到硝酸锰钴溶液中（约半小时加完），控制溶液最终pH值约7.5~8，持续搅拌1h，将沉淀抽滤并用蒸馏水洗涤5~6次，而后置于恒温鼓风干燥箱中于110℃烘干。 2．锂锰钴复合氧化物LiMn1.85Co0.15O4的制备 将干燥的Mn0.925Co0.075CO3（MW 115.24）与摩尔比1:0.27的碳酸锂（MW 73.89）在研钵中研磨混匀（约需45～60min），转入陶瓷坩埚中，压实，开口放置在马弗炉中，于600℃下反应4h，然后升温至850℃反应12h，自然冷却到室温。 3．结构表征 将反应产物从马弗炉中取出，用研钵研细，装袋，标明合成人和合成条件，然后进行XRD表征。 4．电极的制备 将LiMn2O4粉末、石墨、乙炔黑以及作为粘合剂的PVDF(13%)按质量分数比86：2：6：6的比例混合均匀，加入适量的溶剂Ｎ-甲基吡咯烷酮（NMP）后，
内容(十三)锂离子电池的电化学阻抗谱分析
内容(十三)锂离子电池的电化学阻抗谱分析
锂离子电池的电化学阻抗谱分析 1. 锂离子电池的特点 锂离子电池充电时，正极中的锂离子从基体脱出，嵌入负极；而放电时，锂离子会从负极中脱出，嵌入正极。因此锂离子电池正负极材料的充放电容量、循环稳定性能和充放电倍率等重要特性均与锂离子在嵌合物电极材料中的脱出和嵌入过程密切相关。这些过程可以很好地从电化学阻抗谱（EIS ）的测量与解析中体现出来。 2. 电化学阻抗谱的解析 2.1. 高频谱解析 嵌合物电极的EIS 谱的高频区域是与锂离子通过活性材料颗粒表面SEI 膜的扩散迁移相关的半圆（高频区域半圆），可用一个并联电路R SEI /C SEI 表示。 R SEI 和C SEI 是表征锂离子活性材料颗粒表面SEI 膜扩散迁移过程的基本参数，如何理解R SEI 和C SEI 与SEI 膜的厚度、时间、温度的关系，是应用EIS 研究锂离子通过活性材料颗粒表面SEI 膜扩散过程的基础。 2.1.1. 高频谱解析R SEI 和C SEI 与SEI 膜厚度的关系 SEI 膜的电阻R SEI 和电容C SEI 与SEI 膜的电导率、介电常数ε的关系可用简单的金属导线的电阻公式和平行板电容器的电容公式表达出来 S l R SEI ρ = (1) l S C SEI ε= (2) 以上两式中S 为电极的表面积，l 为SEI 膜的厚度。倘若锂离子在嵌合物电极的嵌入和脱出过程中ρ、ε和S 变化较小，那么R SEI 的增大和C SEI 的减小就意味着SEI 厚度的增加。由此根据R SEI 和C SEI 的变化，可以预测SEI 膜的形成和增长情况（这是理解高频容抗弧的关键）。 2.1.2. SEI 膜的生长规律（R SEI 与时间的关系） 嵌合物电极的SEI 膜的生长规律源于对金属锂表面SEI 膜的生长规律的分
锂离子电池的三大特性分析
锂离子电池的三大特性分析 时间：2014-11-12 11:12:47来源：本站原创浏览次数：9697 一、电池的容量特性 容量测试得到电池在不同倍率下的放电电压与容量关系曲线如图3所示。 图3 不同倍率下的放电电压与容量的关系曲线 从图中可以看出，在整个放电过程中锂离子电池的电压曲线可以分为3个阶段：1）电池在初始阶段端电压快速下降，放电倍率越大，电压下降的越快； 2）电池电压进入一个缓慢变化的阶段，这段时间称为电池的平台区，放电倍率越小，平台区持续的时间越长，平台电压越高，电压下降越缓慢。在锂离子电池的实际使用过程中，尽可能希望电池工作在平台区； 3）在电池电量接近放完时，电池负载电压开始急剧下降直至达到放电截止电压。从容量测试的结果中，同时还可以得到放电电流与容量的曲线关系，如图4所示。
图4 不同放电电流与容量的关系曲线 从图中可以看出，电池放电电流的大小，会直接影响到电池的实际容量。放电电流越大，电池容量相应减小，这表明放电电流越大，到达终止电压经历的时间越短。所以谈到电池容量时，应指明其放电电流（放电倍率）。 二、电池开路电压特性 开路电压测试［6］得到锂离子电池开路电压与电池SOC的关系曲线如图５所示。 图5 电池充电与放电时的OCV-SOC曲线
从图中可以看出，电池的OCV－SOC曲线与电池放电电压曲线趋势基本相同。在SOC的中间区间（20％＜SOC＜80％）内，电池的OCV变化极小，电池处于平台区；而在SOC的两端区间（SOC＜10％和SOC＞90％），OCV 的变化率较大，整个磷酸铁锂电池的OCV－SOC曲线呈现中间区域平坦，头尾两端陡峭的样子，开路电压法即是利用这一稳定的对应关系进行SOC估计。 锂离子电池OCV－SOC关系曲线受温度、放电倍率、老化程度因素影响较小［7］，但在充放电2种状态下，两条特性曲线之间会存在一定差异。 三、电池内阻特性 图6表示磷酸铁锂电池在充电和放电时的欧姆内阻。 图6 电池内阻变化曲线
锂离子电池的电化学性能表征
五、电池的电化学性能表征 电池序号及材料质量分别为： （1）循环伏安的测试 1、原理： 对研究电极在一定的电位范围内施加按一定速率线性变化的电位信号，当当电位达到扫描范围的上下限时在反向扫描至下上限，即用三角波电势信号扫描，同时自动测量并记录电位扫描过程中电极上的电流响应，多次扫描得到I与E的关系。本试验可通过CV图研究电极反应过程与可逆性。 2、测试方法： 电位扫描范围：3.0V—4.2V，扫描速度：0.2mV/s-1,循环次数为三次，测试时间为10小时。 3、分析 将实验测得的数据用origin作图得： 由图可知，循环伏安图中出现了明显的氧化还原峰，第一次扫描的氧化还原电对为：3.761/4.12，第二次和第三次扫描后，氧化电位降低，还原电位增大，电势差减小，说明在扫描过程中电极没有发生明显的极化，同时后两次扫描的CV曲线重合度较好，说明电极的可逆性较好。 (2)恒流法充电性能测试 测试三个电池，一个由老师提供的标准电池，两个为实验课制作的电池。 序号5678 材料质量/g0.01290.01180.01200.0118
由I=200*B*倍率求算出每个倍率下的测试电流为： 9号为老师提供的电池，现对5、6、9号电池进行充放电测试。 ○一充放电曲线图为： ○9号： 6号： 序号0.2C电流/mA0.5C电流/mA1C电流/mA2C电流/mA3C电流/mA5C电流/mA10C电流/mA 50.240.6 1.2 2.4 3.6612 60.20480.512 1.024 2.048 3.072 5.1210.24 70.21120.528 1.056 2.112 3.168 5.2810.56 80.20480.512 1.024 2.048 3.072 5.1210.24 90.105920.26480.5296 1.0592 1.5888 2.648 5.296
Fe2O3纳米纤维锂离子电池负极材料的制备及其电化学性能研究
第33卷 第3期 无 机 材 料 学 报 Vol. 33 No. 3 2018年3月 Journal of Inorganic Materials Mar, 2018 收稿日期: 2017-02-27; 收到修改稿日期: 2017-05-18 基金项目: 国家自然科学基金(21263016, 21363015, 51662029) National Natural Science Foundation of China (21263016, 21363015, 51662029) 作者简介: 蔡建信(1973–), 男, 博士, 副教授. E-mail: cjx@https://www.360docs.net/doc/1e531909.html, 文章编号: 1000-324X(2018)03-0301-06 DOI: 10.15541/jim20170095 Fe 2O 3纳米纤维锂离子电池负极材料的 制备及其电化学性能研究 蔡建信1, 李志鹏1, 李 巍1, 赵鹏飞1, 杨震宇2, 吁 霁2 (南昌大学1. 资源环境与化工学院; 2. 化学学院, 南昌 330031) 摘 要: Fe 2O 3具有理论比容量高和价格低廉等特点, 已成为锂离子电池负极材料的研究热点之一。实验以不同质量比PVP/FeCl 3溶液为前驱体, 静电纺丝技术制备PVP/FeCl 3纳米纤维并热处理, 得到不同直径的Fe 2O 3纳米纤维负极材料, 并以水热合成法制备了Fe 2O 3纳米颗粒。利用X 射线衍射、热重、红外光谱、扫描电镜、透射电镜和恒流充放电等测试手段对材料的物相、微观形貌和电化学性能进行表征。结果表明, Fe 2O 3纳米纤维比Fe 2O 3纳米颗粒表现出更优的电化学性能, 直径为160 nm 的Fe 2O 3纳米纤维负极材料的倍率性能和循环性能最佳, 材料在0.1 A/g 电流密度下的可逆容量为827.3 mAh/g ；在2 A/g 电流密度下70次循环放电比容量有439.1 mAh/g 。 关 键 词: 三氧化二铁；静电纺丝；纳米纤维；负极材料；锂离子电池 中图分类号: TQ174 文献标识码: A Synthesis and Electrochemical Performance of Fe 2O 3 Nanofibers as Anode Materials for LIBs CAI Jian-Xin 1, LI Zhi-Peng 1, LI Wei 1, ZHAO Peng-Fei 1, YANG Zhen-Yu 2, YU Ji 2 (1. College of Resources Environmental & Chemical Engineering, Nanchang University, Nanchang 330031, China; 2. College of Chemistry, Nanchang University, Nanchang 330031, China) Abstract: Due to high theoretical specific capacity and low cost, Fe 2O 3 has become an attractive research field in anode materials for lithium-ion batteries (LIBs). In this study, by using PVP/FeCl 3 solutions with different concen-trations as precursors, Fe 2O 3 nanofibers with different diameters were prepared by electrospinning technology and anneal treatment. In addition, Fe 2O 3 nanoparticles were prepared by hydrothermal synthesis method. The crystalline structure, morphology and electrochemical performances of the composites were investigated by X-ray diffraction, thermogravimetric analysis, infrared spectrum, scanning electron microscope, transmission electron microscope, and charge-discharge tests. Results showed that Fe 2O 3 nanofibers has better electrochemical performance than Fe 2O 3 nanoparticles. Fe 2O 3 nanofibers with diameter of 160 nm exhibited the highest rate and cycle performance as anode material in LIBs. It was found that the Fe 2O 3 electrode could deliver a discharge capacity of 827.3 mAh /g at 0.1 A /g current density and 439.1 mAh /g at 2 A /g after 70 cycles. Key words: Fe 2O 3; nanofiber; electrospinning; anode material; lithium ion battery 锂离子电池(LIBs)相对于传统蓄电池有电压高、比能量高、循环寿命长和环境友好等优点, 引 起了广泛关注[1-6]。但应用于大型的动力设备上的锂 离子电池, 必须比容量更大和循环性能更好。锂离万方数据
内容(十三)锂离子电池的电化学阻抗谱分析报告
锂离子电池的电化学阻抗谱分析 1. 锂离子电池的特点 锂离子电池充电时，正极中的锂离子从基体脱出，嵌入负极；而放电时，锂离子会从负极中脱出，嵌入正极。因此锂离子电池正负极材料的充放电容量、循环稳定性能和充放电倍率等重要特性均与锂离子在嵌合物电极材料中的脱出和嵌入过程密切相关。这些过程可以很好地从电化学阻抗谱（EIS ）的测量与解析中体现出来。 2. 电化学阻抗谱的解析 2.1. 高频谱解析 嵌合物电极的EIS 谱的高频区域是与锂离子通过活性材料颗粒表面SEI 膜的扩散迁移相关的半圆（高频区域半圆），可用一个并联电路R SEI /C SEI 表示。 R SEI 和C SEI 是表征锂离子活性材料颗粒表面SEI 膜扩散迁移过程的基本参数，如何理解R SEI 和C SEI 与SEI 膜的厚度、时间、温度的关系，是应用EIS 研究锂离子通过活性材料颗粒表面SEI 膜扩散过程的基础。 2.1.1. 高频谱解析R SEI 和C SEI 与SEI 膜厚度的关系 SEI 膜的电阻R SEI 和电容C SEI 与SEI 膜的电导率、介电常数 的关系可用简单的金属导线的电阻公式和平行板电容器的电容公式表达出来 S l R SEI ρ= (1) l S C SEI ε= (2) 以上两式中S 为电极的表面积，l 为SEI 膜的厚度。倘若锂离子在嵌合物电极的
嵌入和脱出过程中、和S 变化较小，那么R SEI 的增大和C SEI 的减小就意味着SEI 厚度的增加。由此根据R SEI 和C SEI 的变化，可以预测SEI 膜的形成和增长情况（这是理解高频容抗弧的关键）。 2.1.2. SEI 膜的生长规律（R SEI 与时间的关系） 嵌合物电极的SEI 膜的生长规律源于对金属锂表面SEI 膜的生长规律的分析而获得。对金属锂电极而言，SEI 膜的生长过程可分为两种极端情况：（A ）锂电极表面的SEI 膜不是完全均匀的，即锂电极表面存在着锂离子溶解的阳极区域和电子穿过SEI 膜导致的溶剂还原的阴极区域；（B ）锂电极表面的SEI 膜是完全均匀的，其表面不存在阴极区域，电子通过SEI 膜扩散至电解液一侧为速控步骤。这对于低电位极化下的炭负极和过渡金属氧化物负极以及过渡金属磷酸盐正极同样具有参考价值。下面分别讨论这两种情况。 （A ）锂电极的SEI 膜不完全均匀 电极过程的推动力源自金属锂与电解液组分之间的电位差 V M-S 。假设：（1）腐蚀电流服从欧姆定律；（2）SEI 膜的电子导电率（ e ）随时间变化保持不变，此时腐蚀电流密度可表示为： l V i e S M corr ρ/-?= (3) 式中导电率e 的量纲为 m ，SEI 膜的厚度l 的量纲为m 。通过比较（3）式两端的量纲，可以判断公式成立。 进一步假设腐蚀反应的全部产物都沉积到锂电极上，形成一个较为均匀的薄膜，那么 corr Ki dt dl = (4) K 为常数，其量纲为m 3A -1s -1。
锂离子电池工作原理及优缺点
新能源技术被公认为21世纪的高新技术。电池行业作为新能源领域的重要组成部分，已成为全球经济发展的一个新热点。当前世界电池工业发展的三个特点，一是绿色环保电池迅猛发展，包括锂离子蓄电池、氢镍电池等；二是一次电池向蓄电池转化，这符合可持续发展战略；三是电池进一步向小、轻、薄方向发展。锂离子电池是在锂电池的基础上发展起来的一种新型电池，主要由正极、负极、电解液、电极基材、隔离膜和罐材等材料组成。在商品化的可充电池中，锂离子电池的比能量最高，特别是聚合物锂离子电池，可以实现可充电池的薄形化。相对于传统的铅酸电池和镍氢、镉镍电池而言，锂离子电池比容量高、循环寿命长、安全性能好，将逐步取代镍氢、镉镍等电池。锂离子电池广泛的应用于便携式摄放一体机、ＣＤ、游戏机、手机、笔记本电脑和电动汽车等方面。本文就锂离子电池材料的工作原理及优缺点进行简单介绍。 构造及原理 锂离子电池是指以两种不同的能够可逆地嵌入及脱出锂离子的嵌锂化合物分别作为电池正极和负极的二次电池体系。充电时，锂离子从正极脱嵌，通过电解质和隔膜，嵌入到负极中；放电时则相反，锂离子从负极脱嵌，通过电解质和隔膜，嵌入到正极中。以以钴酸锂为正极材料的锂离子电池为例： 充电时的电极反应： 正极：LiCoO2→Li1-x CoO2+xLi+ + xe- 负极：6C + xLi+ + xe-→Li x C6
总反应：LiCoO2 +6C →Li1-x CoO2+Li x C 6 摘自 百度百科； 锂离子电 池 放电时：有恒流放电和恒阻放电，恒流放电其实是在外电路加一个可以随电压变化而变化的可变电阻，恒阻放电的实质都是在电池正负极加一个电阻让电子通过。 正极锂离子电池的正极材料须具备以下主要性质： 1、吉布斯自由能高，以提供较高的电池电压。 2、相对分子量小，能容纳的锂的量多，以提供较大的电池容 量。 3、具有大孔径隧道结构以利于锂离子的嵌入和脱出。 4、极性弱，以保证良好的可逆性。 5、热稳定性良好，以保证工作的安全。 6、重量轻、易于制作。 可以作为正极的材料有LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4、LiMnO2、LiFePO4、LiV3O8、LiVO2、LiV2O4、Li6V5O15、LiCo0.2Ni0.8O2、