一、鋰離子電池的結構與工作原所謂鋰離子電池是指分別用二個能可逆地嵌入與脫嵌鋰離子的化合物作為正負極構成的二次3V且在空氣中穩定的嵌鋰過渡金屬氧化物做正極，如LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4。墨、合成石墨、碳纖維、中間相小球碳素等和金屬氧化物，包括SnO、SnO2、錫復合氧化物SnBxPyOz(x=0.4～0.6，y=0.6～0.4，z=(2＋3x＋5y)/2)等。（EC◎隔膜采用聚烯微多孔膜如PE、PP或它們復合膜，尤其是PP/PE/PP三層隔膜不僅較低，二、鋰離子電池的種簡稱為LIB)和聚合物鋰離子電池(polymerlithiumionbattery,簡稱為LIP)它們的主要區別在于電解質的不同,鋰離子電池使用的是液體電解質,而聚合物鋰離子電池則以聚合物電解質來代替,這種聚合物可以是“干態”的,也可以是“膠態”的,目前大部分采用聚合物膠表殼體/包隔液態鋰離子電池聚合物鋰離子膠體聚合物鋁/PP復合膜沒有隔膜或個50％以上。此外,聚合物鋰離子電池在工作電壓、充放電循三、鋰離子電池結構的實驗研究對象：科健K98鋰聚合物電結構解現組成了電池：…－銅箔（CLix）－高分子膜－鋁箔（表面附有黑色物質實驗研步現反應或解（1）取一片銅極，置于—（3）用剪刀將銅極和鋁極剪——（4）取一支試加入少量蒸餾2Li＋2H2O（5）取部分步驟（4）得到溶（6）取一根潔溶液，置于Li（7）取一支試加入少量蒸餾—（8）取部分步驟（7）得到溶—原試管中加入4LiCoO2＋Co3＋為強氧H2OCo2＋，[Co(H2O)6]2為粉色溶液分別注入兩支結晶試[Co(H2O)6]2＋—支試管中加入0電子信息時代使對移動電源的需求快速增長。由于鋰離子電池具有高電壓、高容量的重要優點，且循環長、安全性能好，使其在便攜式電子設備、電動汽車、空間技術、國防工業等多方面具有廣闊的應用前景，成為近幾年廣為關注的研究熱點[1][2][3]正負極構成的二次電池。當電池充電時，鋰離子從正極中脫嵌，在負極中嵌入，放電時反之。鋰固體物理中嵌入物理來解釋的,嵌入（intercalation）是指可移動的客體粒子（分子、原子、離子）可逆地嵌入到具有合適尺寸的主體晶格中的網絡空格點上。電子輸運鋰離子電池的正極和負極材料都是離子和電子的混合導體嵌入化合物。電子只能在正極和負極材料中運動[4][5][6]知的嵌入化合物種類繁多，客體粒子可以是分子、原子或離子．在嵌入離子的同時，要求由主體結構作電荷補償，以維持電中性。電荷補償可以由主體材料能帶結構的改變來實現，電導率在嵌入前后會有變化。鋰離子電池電極材料可穩定存在于空氣中與其這一特息相關。嵌入化合物只有滿足結構改變可逆并能以結構彌補電荷變化才能作為鋰離子電池電極材料。研究人員的共識。1正極材料的性能和一般方LiMO2和尖晶石型LiM2O4結構的化合物及復合兩種M（MCo，Ni，Mn，V）的類似電極材料上。作為鋰離子電池的正極材料，Li＋離子的脫嵌與嵌入過程中結構變化的程度和可逆性決定了電池的穩定重復充放電性。正極材料中，其原料性能和合成工藝條件都會對最終結構產生影響。多種有前途的正極材料，都存在使用循環過程中1x21xNiO2（0<x<0．8），LiMnO2[7][8]。它們作為鋰離子電池正極材料各有優劣。鋰鈷氧為正極的鋰低廉，相對容易，而且其耐過充安全性能好，但其嵌鋰容量低，并且充放電時尖晶石結構不的要求較優點的，高性能的正極材料將是鋰離子電池正極材料研究的重點。國外有LiVO2但工藝發生變化后，其性能改變較多。成功的商品化電極材料在工藝上都有其獨到之處，這是國內目前研究的差距所在。各種方法優缺點列舉如下固相法一般選用碳酸鋰等鋰鹽和鈷化合物或鎳化合物研磨混合后，進行燒結反應[10]方法優點是工藝流程簡單，原料易得，屬于鋰離子電池發展初期被廣泛研究開發生產的方法，國外技術較成熟；缺點是所制得正極材料電容量有限，原料混合均勻性差，材料的性能穩定性不好，批次與批次之間質量一致性差。絡合物法用有機絡合物先含鋰離子和鈷或釩離子的絡合物前驅體，再燒結。該方法的優點是分子規模混合，材料均勻性和性能穩定性好，正極材料電容量比固相法高，國外已試驗用作鋰離子電池的工業化方法，技術并未成熟，國內目前還鮮有。溶膠凝膠法利用上世紀70年代發展起來的超微粒子的方法，正極材料，該方法具備了絡合物法的優點，而且出的電極材料電容量有較大的提高，屬于正在國內外迅速發展的法。缺點是成本較高，技術還屬于開發階段[11]。離子交換法Armstrong等用離子交換法的LiMnO2，獲得了可逆放電容量30～50mA·h/g[12][13][14][15][16][17]。但就目前而言，這些方法的理論機理并未研究清楚，導致學者Yoshio.Nishi[1]，急須進一步地研究。2負極材料的性能和一般方國內有開發和研究，硬碳、碳納米管、球C60等多種碳材料正在被研究中[18][19][20][21][22][23]。HondaResearchandDevelopmentCo．，的K．Sato等人利用聚對苯撐乙烯（Polyparaphenylene——PPP）PPP－700（以一定的加熱速度加熱PPP至700℃，并保溫一定時間得到的熱解產物）作為負極，可逆容量高達680mA·h/g。MIT的MJMatthewsPPP－700儲鋰容量（Storagecapacity）可達1170mA·h/g。若儲鋰容量Li＋／Li0～0．25V（Li＋／Li）12～20400～500mA·h/g理論上的進一步深化還有賴于各種高純度、結構規整的原料及碳材料的和更為有效的結構表征方法的建立。富士公司開發出了鋰離子電池新型錫復合氧化物基負極材料，除此之外，SnO2，WO，MoO2，VO2，Ti2，LixFe23，Li4T5O2，Li4M5O12等[24]，但不如碳電極成熟。鋰在碳材料中的可逆高機理主要有鋰分子Li2形成機理、多層鋰機理、晶格點陣機理、彈性球－彈性網模型、層－邊端－表面儲鋰機理、納米級石墨儲鋰機理、碳－鋰－氫機理和微孔儲鋰機理。石墨，作為碳材料中的一種，早就被發現它能與鋰形成石墨嵌入化合物（GraphiteIntercalationCompounds）LiC6，但這些理論還處于發展階段。負極材要克服的也是一個容量循環衰減的問題，但從獻可知，高純度和規整的微結構碳負極材料是發展的一個方向。一般負極材料的方法可綜述如下LiC6的鋰離子在石墨中嵌入和脫嵌過程動態變化，石墨結構與電化學性能的關系，不可逆電容量損失原因和提高方法等問題，都得到眾多研究者的探討。料影響較大，但一般文獻認為這些碳結構中的納米微孔對其嵌鋰容量有較大影響，對其研究主要集中于利用特殊分子結構的高聚物來含納米級微孔的硬碳[25][26][27]。高溫熱分解有機物和高聚物的含氫碳[28][29]。這類材料具有600～900mA·h/g的可逆電容量，因而受到關注，但其電壓滯后和循環容量下降的問題是其最大應用。對其方法的改進和理論機理解釋將是研究的重點。作為一種嵌鋰材料，碳納米管、 球C60等也是當前研究的一個新熱點，成為納米材料究的一個分支。碳納米管、 球C60的特殊結構使其成為高電容量嵌鋰材料的最佳選擇[22][23][30]。從理論上說，納米結構可提供的嵌鋰容量會比目前已有的各種材料要高，其微觀結構已被廣泛研究并取得了很大進展，但如何 適當堆積方式以獲得優異性能的電極材料，這應是研究的一個重要方向[31][32][33]。3綜上所述，近年來鋰離子電池中正負極活性材料的研究和開發應用，在國際上相當活躍，并取得很大進展。材料的晶體結構規整，充放電過程中結構不發生不可逆變化是獲得比容量高，循環 長的鋰離子電池的關鍵。然而，對嵌鋰材料的結構與性能的研究仍是該領域目前最薄弱的環節。鋰離子電池的研究是一類不斷更新的電池體系，物理學和化學的很多新的研究成果會對鋰離子電池產生重大影響，比如納米固體電極，有可能使鋰離子電池有更高的能量密度和功率密子生成，生成的鋰離子經過電解液運動到負極。而作為負極的碳呈層狀結構，它有很多微孔，到達負極的鋰離子就嵌入到碳層的微孔中，嵌入的鋰離子越多，充電容量越高。同樣道理，當對電池進行放電時（即我們使用電池的過程），嵌在負極碳層中的鋰離子脫出，又運動回到正極。回到正極的鋰離子越多，放電容量越高。我們通常所說的電池容量指的就是放電容量。不難看出，在鋰離子電池的充放電過程中，鋰離子處于從正極→負極→正極的運動狀態。如果我們把鋰離子電池形象地比喻為一把搖椅，搖椅的兩端為電池的兩極，而鋰離子就象優秀的運動健將，在搖椅的兩端來回奔