车用锂离子电池能量密度影响因素研究进展
li2o基正极补锂剂助力高能量密度和长寿命锂离子电池
li2o基正极补锂剂助力高能量密度和长寿命锂离子电池1.引言1.1 概述锂离子电池作为一种重要的能量储存设备，在电动汽车、可再生能源储存等领域具有广阔的应用前景。
为了提高锂离子电池的性能，研究人员一直在不断寻找新的电池材料和改进电池结构。
近年来，li2o基正极补锂剂作为一种有效的改进材料备受关注。
li2o基正极补锂剂是一种能够增加锂离子电池正极活性材料储钠能力的添加剂。
通过添加li2o基正极补锂剂，可以提高锂离子电池的能量密度和延长其使用寿命。
在充放电过程中，锂离子电池正极材料中的锂离子会与li2o基正极补锂剂发生反应，形成Li2O，并释放出更多的锂离子。
这种反应可以提高锂离子电池的储钠能力，从而增加电池的能量密度。
另外，li2o基正极补锂剂还可以改善锂离子电池的循环稳定性，延长电池的使用寿命。
锂离子电池在循环过程中不可避免地会发生容量衰减和电压衰减现象，这些现象会严重影响电池的性能和寿命。
添加li2o基正极补锂剂可以抑制电池中锂离子的迁移和电解液的分解，减缓电池的衰减速度，从而延长锂离子电池的使用寿命。
综上所述，li2o基正极补锂剂在提高锂离子电池的能量密度和延长电池寿命方面具有重要作用。
通过研究和应用li2o基正极补锂剂，可以进一步推动锂离子电池技术的发展，满足人们对高能量密度和长寿命电池的需求。
接下来的章节将重点阐述li2o基正极补锂剂在高能量密度和长寿命方面的应用和研究进展。
1.2文章结构文章结构部分的内容可以包括以下内容：文章结构部分旨在介绍本文的组织架构和内容安排。
本文采用以下结构：第一部分为引言部分，包括概述、文章结构和目的三个小节。
在概述中将简要介绍锂离子电池的重要性和应用领域，以及当前锂离子电池的发展存在的问题。
文章结构部分将会明确介绍本文的主要内容和各个章节的分布情况。
目的部分将具体说明本文的研究目的和意义。
第二部分为正文部分，包括高能量密度和长寿命两个小节。
高能量密度部分将重点探讨li2o基正极补锂剂如何提高锂离子电池的能量密度，包括其原理、方法和实际应用等方面的内容。
锂电池工程师探讨锂电池的能量密度与功率密度之间的平衡
锂电池工程师探讨锂电池的能量密度与功率密度之间的平衡锂电池是目前广泛应用于电子设备和电动车辆中的重要能源储存技术。
在锂电池的设计与研发中，工程师们需要平衡能量密度和功率密度这两个关键指标，以满足不同应用场景的需求。
本文将深入探讨锂电池的能量密度与功率密度之间的平衡问题。
一、能量密度与功率密度的定义能量密度是指单位体积或单位质量的电池所能储存的总能量。
通常以Wh/L或Wh/kg为单位来表示。
能量密度越高，意味着电池能够储存更多的能量，从而延长设备的使用时间或车辆的续航里程。
功率密度则是指电池能够输出的功率与其体积或质量之间的比值。
通常以W/L或W/kg为单位来表示。
功率密度越高，电池能够快速地释放能量，从而满足设备或车辆对瞬时高功率的需求。
二、能量密度与功率密度的关系在锂电池的设计中，能量密度和功率密度之间存在着一定的矛盾。
提高电池的能量密度往往会降低其功率密度，而追求更高的功率密度则可能会牺牲一定的能量密度。
这是由于电池内部反应过程所决定的。
在高能量密度的锂电池中，电解质的浓度通常较低，这意味着正负极之间的离子传导速度较慢。
而高功率密度则要求电解质具有较高的离子传导性能。
因此，在提高锂电池的能量密度时，需要一定程度上降低电解质的浓度，从而影响离子传导速度，限制了锂电池的功率密度。
三、实现能量密度与功率密度平衡的方法为了实现能量密度和功率密度之间的平衡，锂电池工程师们采取了一系列的策略和技术手段。
下面将介绍其中几种常见的方法。
1. 材料选择与设计优化：选择具有高比能量和比容量的材料，如高容量的锂离子正负极材料；通过优化电极结构和电解质配方，提高电池的离子传导性能，从而实现较高的功率密度。
2. 电极改性与包覆技术：采用包覆剂或改性材料来改善电极材料的性能，提高电池的循环稳定性和容量保持率，同时改善离子的扩散速度，以提高功率密度。
3. 界面工程与电解质优化：通过优化电极与电解质之间的界面结构，提高离子传输的速度，降低电池内阻，以增强电池的功率密度。
锂离子电池的研究进展及应用前景精选全文完整版
可编辑修改精选全文完整版锂离子电池的研究进展及应用前景近年来，新能源电池市场的发展迅猛，尤其是锂离子电池，在家用电器、电动车、太阳能等领域得到了广泛的应用。
对于锂离子电池的研究，不仅能够提高电池的性能，同时也能够为其更进一步的应用提供技术支持。
本文介绍了锂离子电池的研究进展以及其应用前景。
一、研究进展1. 电极材料改进电池的性能主要取决于电极材料的性质，因此在锂离子电池的研究中，电极材料的改进是必不可少的。
传统的电极材料为石墨，但石墨有低比容量、低导电性、易热化等问题。
近年来，锂离子电池的革新主要是基于正极和负极材料之间的平衡。
目前用于正极的材料有LiFePO4、LiCoO2、LiMn2O4等，用于负极的材料主要有石墨、金属锂、硅材料等。
这些材料科技的不断创新进步，使得锂离子电池的性能得到不断提升。
2. 电解质电解质是电池中极为重要的部分，因为它赋予电池主要的性能（如循环性能、电池容量、能量密度等）。
在传统的锂离子电池中，一般使用液态电解质，但液态电解质有泄漏的风险，而且易于氧化和燃烧。
为了提高电池的安全性和循环性能，目前锂离子电池中主要使用固态电解质。
固态电解质中，最为主流的是氧化铝、氧化锆等陶瓷材料。
固态电解质具有优异的化学稳定性，与高无效性的锂电求得更高电化学性能和更安全性的使用。
3. 电池系统除了电极材料和电解质的改进之外，电池系统的研究也是锂离子电池中一个必不可少的研究领域。
在电池工作过程中，电极和电解质之间的变化会影响电池的循环性能。
而电池系统从整体的角度出发，可以有效的解决这一问题。
电池系统研发的一个核心是电池管理系统（BMS），BMS在锂离子电池中起着重要的作用，它将对电池的使用和维护起到至关重要的作用。
同时，电池系统的研究还包括了钝化处理、电极的表面改性等专业技术的研发。
这些研究都可以有效的提高锂离子电池的研发与应用。
二、应用前景随着汽车、家用电器、通讯等领域的快速发展，锂离子电池在各个领域得到了广泛的应用。
锂离子电池安全性研究及影响因素分析
锂离子电池安全性研究及影响因素分析一、本文概述随着科技的快速发展和全球能源结构的逐步转型，锂离子电池作为一种高效、环保的能源存储技术，已经广泛应用于便携式电子设备、电动汽车、航空航天、储能电站等多个领域。
然而，随着锂离子电池应用范围的扩大，其安全性问题也日益凸显。
电池热失控、燃烧甚至爆炸等安全事故不仅会造成巨大的财产损失，还可能威胁到人们的生命安全。
因此，对锂离子电池的安全性进行深入研究和影响因素分析，对于保障其安全应用具有重要意义。
本文旨在全面综述锂离子电池安全性的研究现状，分析影响电池安全性的主要因素，包括电池材料、制造工艺、使用条件等，并探讨提高锂离子电池安全性的有效方法和未来发展方向。
通过本文的阐述，希望能够为锂离子电池的安全应用提供理论支撑和实践指导，促进锂离子电池技术的健康、可持续发展。
二、锂离子电池的基本原理与结构锂离子电池，作为现代电化学储能技术的核心，其基本原理和结构是理解其安全性和性能的关键。
锂离子电池是一种通过锂离子在正负极之间移动实现能量存储和释放的二次电池。
其结构主要由正极、负极、隔膜和电解液四个部分组成。
正极是锂离子电池的重要组成部分，通常采用具有高嵌脱锂电位的材料，如钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂等。
正极材料的性能直接影响电池的能量密度和安全性。
负极材料则通常采用具有低嵌脱锂电位的碳材料，如石墨、硅碳复合材料等。
负极的主要作用是储存和释放锂离子，其结构和性能对电池的循环寿命和安全性具有重要影响。
隔膜位于正负极之间，是防止电池内部短路的关键组件。
隔膜通常由聚烯烃等多孔材料制成，具有良好的离子通透性和机械强度。
电解液则是锂离子电池中的重要组成部分，通常由有机溶剂和锂盐组成，其主要作用是传导锂离子，实现正负极之间的电荷转移。
锂离子电池的工作原理是在充放电过程中，锂离子在正负极之间移动，实现化学能与电能之间的转换。
充电时，锂离子从正极脱嵌，穿过隔膜，嵌入负极；放电时，锂离子从负极脱嵌，穿过隔膜，嵌入正极。
纯电动车用锂离子电池发展现状与研究进展
纯电动车用锂离子电池发展现状与研究进展一、本文概述随着全球对环境保护和可持续发展的日益重视，纯电动车（EV）作为一种绿色出行方式，正受到越来越多消费者的青睐。
而锂离子电池作为纯电动车的核心动力源，其性能直接影响到电动车的续航里程、充电速度和使用寿命等关键因素。
因此，锂离子电池的发展状况对于纯电动车的普及和推广具有至关重要的意义。
本文旨在对纯电动车用锂离子电池的发展现状进行系统的梳理和分析，同时探讨当前的研究进展和未来趋势。
我们将回顾锂离子电池的基本原理和类型，并概述其在纯电动车领域的应用情况。
接着，我们将重点分析锂离子电池在能量密度、充放电速度、安全性、寿命和成本等方面的最新进展和挑战。
我们还将探讨新型电池材料、电池管理系统和回收再利用技术等方面的研究进展，以及这些技术如何推动锂离子电池性能的不断提升。
我们将展望锂离子电池的未来发展趋势，包括固态电池、锂空气电池等新型电池技术的研发和应用前景，以及电池产业链的优化和整合等方面。
通过本文的阐述，我们希望能够为相关领域的研究人员和企业提供有益的参考和启示，共同推动纯电动车用锂离子电池技术的持续发展和创新。
二、锂离子电池的基本原理与类型锂离子电池，又称锂电，是一种以锂离子作为移动电荷的二次电池。
其基本原理主要基于锂离子在正负极材料之间的嵌入和脱出过程。
在充电过程中，锂离子从正极材料中脱出，通过电解质和隔膜，嵌入到负极材料中；而在放电过程中，锂离子则从负极材料中脱出，再次通过电解质和隔膜，嵌入到正极材料中。
这个过程中，锂离子在正负极之间来回移动，实现了电能与化学能的相互转换。
锂离子电池的类型多样，根据其电解质状态可以分为液态电解质锂离子电池和固态电解质锂离子电池两大类。
液态电解质锂离子电池是目前应用最广泛的一种，其电解质为液态，具有较高的离子电导率，但也可能存在漏液、易燃等安全问题。
而固态电解质锂离子电池则采用了固态电解质，具有不易泄漏、高温性能优越等优点，是下一代电池的重要发展方向。
电动汽车电池的性能优化研究
电动汽车电池的性能优化研究在当今的交通领域，电动汽车正逐渐成为主流选择。
然而，电动汽车的广泛普及在很大程度上取决于电池性能的不断优化。
电池作为电动汽车的核心组件，其性能直接影响着车辆的续航里程、充电时间、安全性以及使用寿命等关键方面。
电动汽车电池的类型多种多样，目前常见的有锂离子电池、镍氢电池和铅酸电池等。
其中，锂离子电池因其高能量密度、较长的循环寿命以及相对较轻的重量，在电动汽车中占据了主导地位。
要优化电动汽车电池的性能，首先需要关注电池的能量密度。
能量密度决定了电池能够存储多少电能，直接影响着车辆的续航里程。
为了提高能量密度，研究人员不断探索新的电极材料和电池结构。
例如，采用高镍三元正极材料、硅基负极材料等，能够显著增加电池的能量存储能力。
电池的充放电性能也是优化的重点之一。
快速充电能力对于用户的使用体验至关重要。
通过改进电池的内部结构和优化充电策略，如采用脉冲充电、恒流恒压充电等方式，可以在保证电池安全和寿命的前提下，缩短充电时间。
同时，优化放电性能可以提高电池在不同负载条件下的输出稳定性，确保车辆在行驶过程中的动力性能。
电池的安全性是不容忽视的问题。
电池在过充、过放、高温、短路等异常情况下可能会发生热失控，甚至引发火灾和爆炸。
为了提高电池的安全性，需要采用先进的电池管理系统（BMS）来实时监测电池的状态，包括电压、电流、温度等参数。
一旦发现异常，BMS 能够及时采取措施，如切断电路、启动冷却系统等，以防止危险情况的发生。
此外，通过改进电池的封装技术、采用阻燃材料等措施，也能够增强电池的安全性。
电池的循环寿命也是一个关键指标。
频繁的充放电会导致电池容量逐渐衰减，缩短电池的使用寿命。
为了延长循环寿命，需要优化电池的制造工艺，减少电池内部的缺陷和杂质。
同时，合理的使用和维护也非常重要，避免在极端条件下使用电池，定期进行均衡充电等操作，可以有效地延长电池的使用寿命。
除了上述方面，电池的成本也是制约电动汽车发展的一个重要因素。
动力电池的能量密度提升研究
动力电池的能量密度提升研究在当今能源转型和可持续发展的大背景下，动力电池作为电动汽车、储能系统等领域的核心组件，其性能的提升至关重要。
其中，能量密度是衡量动力电池性能的关键指标之一，直接影响着车辆的续航里程和储能系统的储能能力。
因此，对动力电池能量密度的提升研究具有重要的现实意义和应用价值。
要理解动力电池的能量密度提升，首先需要清楚什么是能量密度。
简单来说，能量密度指的是单位体积或单位质量的电池所储存的电能。
目前常见的动力电池主要有锂离子电池、镍氢电池等，而锂离子电池因其相对较高的能量密度，在市场上占据了主导地位。
从材料的角度来看，正负极材料的选择和改进是提升能量密度的关键。
对于正极材料，高镍三元材料（如 NCM811、NCA）由于具有较高的比容量，成为了研究的热点。
通过优化材料的晶体结构、提高镍含量，可以增加电池的充电容量，从而提升能量密度。
但高镍材料也存在一些问题，如热稳定性较差、容易引发安全隐患等，这就需要在材料制备和电池设计过程中采取相应的措施加以解决。
负极材料方面，硅基材料因其超高的理论比容量而备受关注。
然而，硅在充放电过程中会发生巨大的体积膨胀，导致电极结构破坏，循环性能下降。
为了克服这一问题，科研人员采取了多种策略，如将硅纳米化、与其他材料复合等。
此外，金属锂负极也具有极高的比容量，但存在锂枝晶生长的难题，限制了其实际应用。
除了材料本身，电池的结构设计也对能量密度有着重要影响。
例如，采用无模组设计（CTP）或电芯直接集成到车身（CTC）的技术，可以减少电池包内部的零部件数量，提高空间利用率，从而在相同体积下容纳更多的电芯，提升能量密度。
同时，优化电池的封装工艺，减小电池的封装体积，也能够为能量密度的提升做出贡献。
在电池制造工艺方面，提高电极的涂布精度、优化电解液的注入方式等，都有助于提升电池的性能和能量密度。
例如，采用更先进的涂布技术，可以使电极涂层更加均匀、致密，减少活性物质的损失，提高电池的充放电效率。
锂离子电池技术的研究进展
锂离子电池技术的研究进展锂离子电池是一种经典的可充电电池，其具有体积小、重量轻、能量密度高等优势，在移动通信、电动车、储能、航空航天等领域得到广泛应用。
随着科技的发展和需求的不断增加，锂离子电池技术在结构设计、电极材料、电解液等方面都得到了很大的改进和创新。
本文将介绍锂离子电池技术的研究进展，从多个角度探究其发展趋势和前景。
一、锂离子电池的结构设计电池的结构设计是决定其性能和循环寿命的关键。
一般来说，锂离子电池的结构主要包括正极、负极、电解质等组件。
近年来，随着材料科学的不断进步，锂离子电池结构设计也得到了极大的发展。
在正极材料方面，过渡金属氧化物正极材料（例如LiCoO2、LiMn2O4、LiFePO4等）是锂离子电池的主流正极材料，其中LiFePO4正极材料具有很好的安全性和较高的电化学性能，正在成为锂离子电池领域的一个新兴研究方向。
在负极材料方面，将碳材料的石墨化应用于锂离子电池负极材料是减轻电池重量和提高电池能量密度的有效途径。
最近，为了提高电池的性能，石墨化碳材料的晶体结构进行了改进，例如采用硬碳、微米纤维等材料来改善石墨化碳的性能。
电解质是电池中的重要组成部分，一般使用电解液来实现离子的传导。
新型电解液材料的出现，能够提高电池的韧性、抗干扰性、安全性和电化学性能。
现在，固态电解质被认为是提高电池的稳定性和循环寿命的最有前途的电解质方向之一。
二、锂离子电池的电极材料电极材料是锂离子电池中起到媒介传导作用的关键组成部分。
近年来，针对锂离子电池中的电极材料进行了很多研究。
正极材料方面，磷酸铁锂是新兴的正极材料，具有较高的比容量（170mAh/g）、较高的放电平台电压3.45V（vs Li/Li+）以及优良的循环寿命。
二氧化钛正极材料则是另一种热门材料，其通过改变二氧化钛的结构和化学组成来增加其电容量，进一步提高了电量的密度。
负极材料方面，石墨负极材料是目前应用最广泛的负极材料。
近年来，人们通过增加石墨负极材料的粗度和孔隙度来提高电池的效率和循环寿命。
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Research Progress in Influencing Factors of Capacity Density of Lithium Ion Battery for Vehicles
MO Chou，CHEN Jiqing，LAN Fengchong （ School of Mechanical ＆ Automotive Engineering，South China University
1. 4 隔膜 隔膜的主要评价指标是孔隙率、浸润性和热安全性，其中
的孔隙率通过影响电导率来影响电池的能量密度。隔膜核心生 产技术是造孔工艺，目前主要问题是隔膜的厚度、强度和孔隙 率等得不到 整 体 兼 顾。 提 高 孔 隙 率 能 有 效 提 高 电 导 率， Xiao， Zhang 等［17 － 18］对聚合物组分进行了改进，以静电纺丝法制备了 PVdF / PMMA / PVDF 三层结 构 聚 合 物 膜，使 室 温 下 电 导 率 达 1. 93 mS / cm，并具有良好的机械稳定性。在隔膜表面涂覆多孔 结构的复合物涂层可以改善浸润性且不会让电解液进入隔膜微 孔，Zhang 等［19］用 CaCO3 和少量的聚四氟乙烯制备了新型无机 锂离子电池用隔膜，20 ℃ 下电导率为 2. 5 ～ 4 mS / cm。
W'0 为理论能量密度； ηu 为电压效率；
ηr 为反应效率；ηm来自为质量效率。其中的 W'0 由下式确定：
∑ W'0 = 1 000E qi
（ 2）
式中： E 为电池电动势，V；
∑qi 为参与反应的物质的电化当量总和，g / Ah。
1. 1 正极材料 由式 （ 2） 可知，提高电池电动势，可以提高锂离子电池
中的 Mn3 + 易于溶解，导致其容量衰减快，循环性能差，这是 目前业界需要解决的主要问题。LiCoO2 、LiNiO2 和 LiMn2 O4 作 为正极材料各有优缺点，将三种金属氧化物集合成一种化合物 从而组合三者的优点是制备更优秀的材料的一种思路，LiNi1 /3 Co1 /3 Mn1 /3 O2 理 论 比 容 量 为 278 mAh / g， 实 验 室 实 际 比 容 量 155 ～ 165 mAh / g，存在的问题主要是循环稳定性、振实密度还 有待提高，空气存储性能差，Yabuuchi［7］用制得的 LiNi1 /3 Co1 /3 Mn1 /3 O2 作正极组装的电池在 75 ℃ 时能量达到 225 mAh / g，但 随温度升高，充放电的库仑效率即下降，这意味着电解液里有 副反应发生。正交橄榄石型 LiFePO4 理论比容量达 170 mAh / g， 实验室实际比容量 130 ～ 140 mAh / g，其性能稳定、寿命长、安 全性高、环保性好、价格低，是目前业界认为综合性能最好、 最有应用 前 景 的 材 料，由 于 反 应 发 生 在 LiFePO4 和 FePO4 之 间，Li + 在迁出 / 嵌入过程中受扩散影响控制，不能完全参加反 应［8］，另外，Fe2 + 容易被氧化，工艺难度较大、体积容量较小 也是需要解决的问题。目前改善 LiFePO4 的性能方法是提高电 导率和振实密度，Z H Chen 等［9］合成的含碳质量分数为 3. 5% 的 LiFePO4 在 0. 1 C 下放电，常温下容量可达 160 mAh / g，接 近其理论容量； 清华大学核能与新能源技术研究院采用控制结 晶碳热还原新工艺，利用硝酸铁、磷酸、氨水、碳酸锂、蔗糖 等廉价的普通工业原料制备的球形磷酸铁锂，表观密度可达 1. 35 ～ 1. 45 g / cm3 ，压实密度可达 2. 1 ～ 2. 4 g / cm3 。表 1 比较 了几种已商业化锂离子电池的比容量。
车用锂离子电池能量密度影响因素研究进展
莫愁，陈吉清，兰凤崇
（ 华南理工大学机械与汽车工程学院，广东广州 510640）
摘要： 着眼于影响锂离子电池密度的因素，综述了电池正极材料、负极材料、电解液、隔膜、结构和内阻的研究现状，综述 了为提高锂离子电池能量密度而进行的一致性管理和安全管理研究现状。提高锂离子电池能量密度受安全和成本等因素制约，提 高电池管理水平是充分利用电池能量的有效途径。
1. 5 原理与结构 锂离子电池的充放电过程，实际就是锂离子在正负电极间
的迁入和迁出、嵌入和脱嵌过程，此过程伴随着与锂离子等当 量电子的迁移。这个过程必然存在极化现象，也就存在着极化 电压，极化电压升高，电池能量下降。影响电极极化的因素很 多，电解液组成、温度、电极材料、电解液流动状况等因素对 电极极化 （ 过电位） 都有影响。目前还没有精确的数学表达式 能描述这些因素对极化电压的影响，仅有一些实验数据总结出 来的经验关系式。张宾等［20］ 对几种型号的锂离子电池做了测 试，在 2C 放电电流能量密度有某些下降，放电电流越大、持 续时间越久，趋势越明显，如图 1 所示，认为极化过电位会随 着电流的增大而增大，在电池的使用过程中，以小的电流输出 会得到大的能量密度。
的理论能量密度。目前业界大多用相对于锂 0 ～ 1 V 的碳材料 作为锂离子电池的负极，要提高电池电动势就要着力提高正极 电位，要使电池电动势在 3 V 以上，正极材料必须使用 4 V 级 别的材料。正极电位与晶格能、离子化能、锂离子溶液的溶剂 化能有关，其中晶格能影响最大，因此电池电动势主要由正极 结晶结构决定［5 － 6］。理论上采用电化当量更小的正极材料可以 得到更高的理论能量密度，但达到理论能量密度的程度受到反 应原理、材料结构、制造工艺、制造成本、环保和安全等因素 制约。
1. 3 电解液 锂离子电池用电解液的电导率一般只有 0. 01 S / cm 甚至更
低，是酸性电池和碱性电池的几百分之一，因此锂离子电池在 大电流放电时来不及从电解液中补充 Li + ，会发生电压下降。 提高电导率是提高电池能量的途径之一，对电解质的改性或寻 找替代电解质、对溶剂优化都没有取得突破性的进展，通过增 加添加剂，比如电极碳包覆和掺杂金属、金属离子或稀土元素 可以得到好的效果。包覆碳后，不仅材料的电导率得到提高， 而且比表面积也相应增大，有利于材料与电解质充分接触，从 而改善微粒内层锂离子的迁出 /嵌入性能，进而提高材料的充 放电容量和循环性能［15］。表面包覆导电材料仅是提高粒子间导 电性，对材料进行掺杂则可以从内部改变导电性，曲涛等［16］采 用固相法掺杂稀土元素 Y 合成的 Li0. 99 Y0. 01 FePO4 ，室温初始放 电容 量 为 129. 9 mAh / g， 循 环 15 次 后 仍 保 持 初 始 容 量 的 98. 5% ，电化学性能得到明显改善。
表 1 几种锂离子比容量
钴酸锂 镍酸锂 锰酸锂 镍钴锰锂 硫酸亚铁锂
理论比容量 /
274
274
148
278
170
（ mAh·g － 1 ）
实验室比容量 / 135 ～ 140 190 ～ 210 100 ～ 115 155 ～ 165 130 ～ 140
（ mAh·g － 1 ）
放电平台 / V 3. 6
Keywords： Lithium ion battery； Anode； Cathode； Uniformity performance； Safety performance； Capacity density
0 引言
由于环保与能源的压力，发展电动汽车替代传统燃油汽车 作为交通运输工具是目前必然趋势。2009 年前电动汽车动力源 的主流是镍氢电池［1］，目前电动汽车产业界用得更多的是锂离 子电池。电动汽车电池要求高的能量密度、功率密度，低的价 格，长的寿命，良好的使用安全性和环境安全性［2］，目前锂离 子电池这些性能远未能满足需要，这是电动汽车还是未能商业 化的原因之一，尤其是电池能量密度不能满足要求是商业化瓶 颈之一。
3. 5
3. 7
3. 5
3. 4
1. 2 负极材料 理论上凡是能嵌入锂离子的物质都可以作为锂离子电池的
负极，储锂能力是确定电池能量密度的关键因素。目前业界的 主流是用碳素材料作负极，其化学组成通常用 Lix C （ 0 ＜ x ＜ 1） 表示，已商业 化 应 用 的 碳 素 材 料 有 石 墨 和 焦 炭。 目 前 常 用 的 LiC6 理论比 容 量 为 372 mAh / g，有 报 道 实 验 室 实 际 比 容 量 达 350 mAh / g［10］。难石墨化碳有较高的储锂能力，甲醛酚醛树脂 在温度 ＜ 800 ℃ 裂解得到的非晶体半导体材料多并苯 （ PAS） 其容量高达 800 mAh / g［11］，但是这类材料与水分、CO2 、O2 等 接触会使循环性能下降，导致难以商业化［12］。材料纳米化可以 提高储锂能力，吴国涛、唐致远、尤今跨等［13］ 研究出容量达 525 mAh / g 的纳米碳管材料，但是这类材料存在制备工艺繁杂、 纳米颗粒易团聚、高倍率充放电容量和循环性能差的问题［14］。
1 电池材料与结构
电池反应物质的选择确定了电池的理论容量、电动势，确
定了电池的理论能量密度，由于极化电压的存在、电池内阻的
存在、活性物质利用不完全、电池非反应物质的存在等原因， 实际能量密度必然小于理论能量密度，两者关系如下［4］：
W' = W'0 ηu ηrηm
（ 1）
式中： W'为实际能量密度；
LiCoO2 理论比容量 274 mAh / g，实验室实际比容量 135 ～ 140 mAh / g，其存在的主要问题是存在安全隐患，有毒，价格 较高，这些缺陷注定它不能长期作为锂离子材料。LiNiO2 理论 比容量 274 mAh / g，性能与 LiCoO2 接近，实验室实际比容量达 190 ～ 210 mAh / g，但制备困难，可逆容量下降快，安全性差， 商业化前景不好。LiMn2 O4 理论比容量为 148 mAh / g，实验室实 际比容量 100 ～ 115 mAh / g，有着价格低、无毒的优点，由于其