鋰離子電池的理論知識

鋰離子電池的工作電壓與構成電極的鋰離子嵌入化合物及鋰離子的濃度有關。

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

根據上式隨鋰離子嵌入，電池電壓將減小，出現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），并且在充放電循環中結構不穩定。

四. LiMnO2容量是LiMn2O4的兩倍，且其循環性能較好。

正極活性物質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的循環伏安測試，表明高溫合成的材料的循環性能好。

以下兩種物質的摩爾比為1：1高溫固相法合成鈷酸鋰

300oC時的反應

碳材料

MCMB具有良好的球形結構，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生負反應的電極面積。

對完整晶態的石墨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

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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