第二章二次電池材料

第二章

二次電池材料第二章二次電池材料2.1基本概念2.2概述2.3鉛蓄電池2.4鋰離子電池2.5鋰離子聚合物電池2.1基本概念2.1.1化學(xué)能

化學(xué)能是一種很隱蔽的能量，它不能直接用來(lái)做功，只有在發(fā)生化學(xué)變化的時(shí)候才釋放出來(lái)，變成熱能或者其他形式的能量。

(1)電池1:把化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能的裝置。如干電池、蓄電池。(2)電解池:把電能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能的裝置。2.1.2電池和電解池2.1.3電極（electrode）及其稱(chēng)呼（1）電極:可以接受電子或放出電子成為中介的導(dǎo)電物質(zhì)。一個(gè)電池氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)要各自分別進(jìn)行，所以需要兩個(gè)電極。（2）陽(yáng)極(anode)：進(jìn)行氧化反應(yīng)的電極稱(chēng)為陽(yáng)極。陰極(cathode)：進(jìn)行還原反應(yīng)的電極稱(chēng)為陰極。（3）正極(positiveelectrode)：電勢(shì)高的一極稱(chēng)為正極。負(fù)極(negativeelectrode)：電勢(shì)低的一極稱(chēng)為負(fù)極。稱(chēng)呼陽(yáng)極陰極反應(yīng)氧化反應(yīng)還原反應(yīng)別稱(chēng)電解體系陽(yáng)極陰極電池體系負(fù)極正極碳棒鋅皮（4）參比電極：把電勢(shì)穩(wěn)定、操作容易的電極作為負(fù)極與某一電極組成電池，測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)即為某一電極的電極電勢(shì)，其中電勢(shì)穩(wěn)定的電極稱(chēng)為參比電極，也叫基準(zhǔn)電極。常用的參比電極有銀-氯化銀電極、氫電極和甘汞電極。電池電極電解液正極負(fù)極陰極陽(yáng)極電極電解液電解池2.1.3電極（electrode）及其稱(chēng)呼參比電極氫電極銀-氯化銀電極甘汞電極俗稱(chēng)水銀，在常溫下為液態(tài)能與大部分金屬形成汞齊有毒，化合物毒性更大汞溫度計(jì)

水銀開(kāi)關(guān)

殺蟲(chóng)劑

牙醫(yī)用的汞齊22

防腐劑

電極、電池和催化劑應(yīng)用領(lǐng)域化妝品23汞的危害汞的化合物和鹽的毒性非常高，口服、吸入或接觸后可以導(dǎo)致腦和肝的損傷。汞是一種可以在生物體內(nèi)積累的毒物，它很容易被皮膚以及呼吸和消化道吸收。水俁病是汞中毒的一種。汞破壞中樞神經(jīng)組織，對(duì)口、粘膜和牙齒有不利影響。長(zhǎng)時(shí)間暴露在高汞環(huán)境中可以導(dǎo)致腦損傷和死亡。盡管汞的沸點(diǎn)很高，但在室內(nèi)溫度下飽和的汞蒸氣已經(jīng)達(dá)到了中毒計(jì)量的數(shù)倍。最危險(xiǎn)的汞有機(jī)化合物是C2H6Hg，僅數(shù)微升接觸在皮膚上就可以致死。日本水俁病21的故事：

水俁市是日本熊本縣靠海的城市。由于當(dāng)?shù)丨h(huán)境污染嚴(yán)重，附近的居民在1953到1959年間，不斷的有怪病發(fā)生，后來(lái)大家都叫這病為「水俁病」。

由于那時(shí)候問(wèn)題沒(méi)有及時(shí)解決，以致在1964年的日本新瀉地區(qū)，發(fā)生了第二次水俁病。引起水俁病的兇手是水銀。使用水銀的工廠將廢水排放進(jìn)水溝、河川、湖泊或海洋，那里的小生物會(huì)讓水銀變得更毒，這些毒素會(huì)在魚(yú)蝦體內(nèi)越積越多。

于是當(dāng)?shù)厝祟?lèi)吃了這些含毒性水銀的魚(yú)蝦，日子久了就會(huì)生?。荷窠?jīng)系統(tǒng)被水銀破壞，吃飯喝水的時(shí)候，手和嘴巴都不聽(tīng)指揮，最后死亡。如何辨認(rèn)毒素的存在3

（1）看標(biāo)簽鉛：≦40mg/kg；汞：≦1mg/kg；砷:≦10mg/kg

（2）帶pH試紙去買(mǎi)洗面奶

適合用弱酸性的

（3）面霜遇火知優(yōu)劣礦物油

（4）清水測(cè)驗(yàn)乳液油石酯

（5）銀戒判斷鉛多少（6）碘酒分辨抗氧化功能

體溫計(jì)破了該如何處理？

人們?nèi)粘Ｊ秤玫镊|魚(yú)、金槍魚(yú)等魚(yú)類(lèi)體內(nèi)都含有一定量的汞金屬。大多數(shù)時(shí)候，含量很少，但假如食用過(guò)量的魚(yú)類(lèi)就可能引起汞中毒。硫粉：Hg+S=HgS2.1.4電池的充電和放電

（1）電池的放電：電池接在電燈、計(jì)算器和收音機(jī)等上面時(shí)的使用狀態(tài)叫做電池的放電。放電是要消耗電池的電能。（2）電池的充電：電池放電后，由于被外部取走了電能，所以，要使電池恢復(fù)原狀，必須從外部對(duì)電池補(bǔ)充電能。補(bǔ)充電能的過(guò)程叫做充電。充電和放電是逆反應(yīng)。電池充電時(shí)進(jìn)行的是電解反應(yīng)，此時(shí)其相當(dāng)于一個(gè)電解池。電池為什么能夠進(jìn)行充電呢？

充電電池一般有一共同的電化學(xué)特性，即：其中的化學(xué)反應(yīng)是可逆反應(yīng)，可以通過(guò)外加電源，讓電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，使放過(guò)電的電池恢復(fù)到原來(lái)的狀態(tài)。注意：如果其中的化學(xué)反應(yīng)是不可逆的，電池就不能充電，否則將造成泄漏、爆炸等事情！討論：電池的重要指標(biāo)是什么？電池電壓、電池容量和電池壽命2.1.5電池電壓電池的標(biāo)稱(chēng)電壓為電池電壓的近似值。用電壓表或萬(wàn)用表可以進(jìn)行測(cè)定不同類(lèi)型、不同大小的電池電壓也不同

2.1.6電池容量

容量是指電池存儲(chǔ)電量的大小。電池容量的單位是“mAh”，中文名稱(chēng)是毫安時(shí)（在衡量大容量電池如鉛蓄電池時(shí)，為了方便起見(jiàn)，一般用“Ah”來(lái)表示，中文名是安時(shí)，1Ah=1000mAh）。不同型號(hào)，拋開(kāi)體積和重量的因素,當(dāng)然容量越高越好.

但是同樣的電池型號(hào),標(biāo)稱(chēng)容量4(比如600mAh)也相同,實(shí)際測(cè)的初始容量不同:比如一個(gè)為660mAh,另一個(gè)是605mAh,那么660mAh的就比605mAh的好嗎.

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2.1.7使用壽命使用壽命：蓄電池每充電、放電一次，叫做一次充放電循環(huán)，蓄電池在保持輸出一定容量的情況下所能進(jìn)行的充放電循環(huán)次數(shù)，叫做蓄電池的使用壽命。

自身放電：正極與負(fù)極反應(yīng)的溶液要經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間會(huì)逐漸混合，放電在電池中進(jìn)行，這種現(xiàn)象叫做自身放電。2.1.8自身放電2.1.9一次電池（primarybattery)與二次電池(secondarycell)（1）一次電池:電池內(nèi)的活性物質(zhì)因放電而消耗，用完就扔的、不能再進(jìn)行充電的電池稱(chēng)為一次電池，比如錳干電池。經(jīng)濟(jì)實(shí)用，但浪費(fèi)材料，丟棄物還容易污染環(huán)境。（2）二次電池：可以反復(fù)進(jìn)行放電、充電的電池叫做二次電池，也叫蓄電池，比如鉛蓄電池。可以用到不能再充電復(fù)原為止。放電時(shí)負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上發(fā)生還原反應(yīng)。充電時(shí)，負(fù)極上發(fā)生還原反應(yīng)，正極上發(fā)生氧化反應(yīng)。2.1.9電池的分類(lèi)電池能否重復(fù)使用一次電池二次電池電解液的狀態(tài)濕電池干電池2.1.9電池的分類(lèi)電池能否重復(fù)使用一次電池二次電池電解液的狀態(tài)濕電池干電池通過(guò)向電解液中添加明膠或淀粉等物質(zhì)使其糊狀化的電池2.1.9電池的分類(lèi)電池能否重復(fù)使用一次電池二次電池電解液的狀態(tài)濕電池干電池電解液處于流動(dòng)狀態(tài)的電池2.1.9電池的分類(lèi)電池能否重復(fù)使用一次電池二次電池電解液的狀態(tài)濕電池干電池形狀圓柱形電池紐扣電池扁平形電池2.1.9電池的分類(lèi)電池能否重復(fù)使用一次電池二次電池電解液的狀態(tài)濕電池干電池形狀圓柱形電池紐扣電池扁平形電池當(dāng)前世界電池工業(yè)發(fā)展的3個(gè)特點(diǎn)：綠色環(huán)保電池迅猛發(fā)展，包括鋰離子電池、鎳氫電池等；一次電池向二次電池轉(zhuǎn)化，這符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略；電池進(jìn)一步向小、輕、薄方向發(fā)展。

2.2概述

二次電池是能夠通過(guò)反復(fù)充電與放電儲(chǔ)存電能，根據(jù)需要向外界提供直流電的電源，常用做能夠運(yùn)輸、儲(chǔ)藏的電源。二次電池鎳-氫二次電池

鋰離子二次電池鎳-鎘二次電池

鉛蓄電池電池的種類(lèi)負(fù)極活性物質(zhì)電解質(zhì)正極活性物質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)電壓/V鉛蓄電池Pb/PbSO4H2SO4水溶液PbO2/PbSO42.0鎳-鎘二次電池Cd/Cd(OH)2KOH(LiOH)水溶液NiOOH/Ni(OH)21.2鎳-氫二次電池LaNi5H6/LaNi5KOH(LiOH)水溶液NiOOH/Ni(OH)21.2鋰離子二次電池C6Li/C6LiPF6(EC+DEC)Li0.4CoO2/LiCoO23.8電池種類(lèi)

鎳鎘電池鎳氫電池鉛酸電池鋰離子電池能量密度40-6060-8030100循環(huán)周期1500500200-300500-1000高速充電耗時(shí)1-1.5h2-4h8-16h3-4h過(guò)量充電容忍度適中低高非常低每月自身電力散逸度20%30%5%10%使用溫度范圍(℃)-40至60-20至60-20至60-20至60

保養(yǎng)耗時(shí)30-60天60天3-6個(gè)月不需要

市場(chǎng)推出時(shí)間1950199019701991二次電池鎳-氫二次電池

鋰離子二次電池鎳-鎘二次電池

鉛蓄電池1902年J?ngner發(fā)明的。鎳-鎘二次電池的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)自身放電少輸出功率大耐過(guò)充電過(guò)放電缺點(diǎn)：價(jià)格高，負(fù)極材料鎘有毒、會(huì)污染環(huán)境。Cd的介紹

1817年發(fā)現(xiàn),德國(guó)的斯特羅邁厄，從不純的氧化鋅中分離出褐色粉，使它與木炭共熱，制得鎘。和鋅一同存在于自然界中。它是一種吸收中子的優(yōu)良金屬，制成棒條可在原子反應(yīng)爐內(nèi)減緩核子連鎖反應(yīng)速率，而且在鋅-鎘電池中頗為有用。它的鮮明的硫化物所制成的鎘黃顏料，廣受藝術(shù)家的歡迎。

銀白色或鉛灰色有光澤的軟質(zhì)金屬.Cd的來(lái)源

元素來(lái)源：在自然界中主要成硫鎘礦而存在；也有小量存在于鋅礦中，所以也是鋅礦冶煉時(shí)的副產(chǎn)品。鎘的主要礦物有硫鎘礦(CdS)，賦存于鋅礦、鉛鋅礦和銅鉛鋅礦石中。鎘的世界儲(chǔ)量估計(jì)為900萬(wàn)噸。

Cd的用途用于電底、制造合金等；并可做成原子反應(yīng)堆中的中子吸收棒。鎘氧化電位高，故可用作鐵、鋼、銅之保護(hù)膜，廣用于電鍍上，并用于充電電池、電視映像管、黃色顏料及作為塑料之安定劑。鎘化合物可用于殺蟲(chóng)劑、殺菌劑、顏料、油漆等之制造業(yè)。

Cd的毒性鎘會(huì)對(duì)呼吸道產(chǎn)生刺激，長(zhǎng)期暴露會(huì)造成嗅覺(jué)喪失癥、牙齦黃斑或漸成黃圈，鎘化合物不易被腸道吸收，但可經(jīng)呼吸被體內(nèi)吸收，積存于肝或腎臟造成危害5。

二次電池鎳-氫二次電池

鋰離子二次電池鎳-鎘二次電池

鉛蓄電池二十世紀(jì)八十年代末出現(xiàn)的新型二次電池

鎳-氫二次電池的優(yōu)點(diǎn)鎳-氫二次電池和Ni/Cd電池相比不含有毒金屬鎘

能量密度高無(wú)記憶效應(yīng)自從鋰離子電池出現(xiàn)以來(lái)，鎳氫可充電電池的市場(chǎng)正在逐漸被鋰離子電池產(chǎn)品蠶食，并且隨著高功率鋰離子的出現(xiàn)．鎳氫可充電電池在傳統(tǒng)的電動(dòng)工具場(chǎng)的優(yōu)勢(shì)也正在一步步喪失。二次電池鎳-氫二次電池

鋰離子二次電池鎳-鎘二次電池

鉛蓄電池1894年開(kāi)發(fā)以來(lái)作為二次電池的代表一直在廣泛使用之中二次電池鎳-氫二次電池

鋰離子二次電池鎳-鎘二次電池

鉛蓄電池2.3鉛蓄電池（leadacidbattery)2.3.1概述

鉛蓄電池又稱(chēng)鉛酸電池（俗名電瓶），是1894年普蘭特（Plante)開(kāi)發(fā)的，經(jīng)過(guò)多次改良至今仍在使用。1990年，鎳-氫二次電池應(yīng)用非常廣泛，但日本的二次電池總產(chǎn)量的66%是鉛蓄電池。2.3.2鉛蓄電池的優(yōu)勢(shì)（1）電極上的充放電反應(yīng)的物理、化學(xué)可逆性好（2）由于用作電解質(zhì)的是常溫下離子電導(dǎo)率最大的硫酸水溶液，能夠獲得高輸出功率密度（3）容易進(jìn)行充電（4）工作電壓高、安全可靠

（5）壽命長(zhǎng)、價(jià)廉（6）取材方便、原材料容易回收利用

鉛蓄電池的不足

一是過(guò)充電容易析出氣體；二是硫酸6液溢出時(shí)腐蝕污染環(huán)境，三是比能量偏低，實(shí)用重量比能量只有35wh/kg左右。

鉛酸蓄電池污染環(huán)境危害人體廢鉛回收亟待規(guī)范

鉛為青灰色重金屬鉛及其化合物對(duì)人體有較大毒性，并可在人體內(nèi)積累鉛的應(yīng)用

鉛主要用于制造鉛蓄電池；鉛合金可用于鑄鉛字，做焊錫；鉛還用來(lái)制造放射性輻射、X射線的防護(hù)設(shè)備；鉛被用作建筑材料，用作槍彈和炮彈，焊錫、獎(jiǎng)杯和一些合金中也含鉛。鉛的中毒7鉛及其化合物侵入途徑，主要是呼吸道，其次是消化道，完整的皮膚不能吸收。呼吸道:通常以蒸氣、煙塵及粉塵形態(tài)進(jìn)入。一般說(shuō)，吸入的鉛70%～75%仍隨呼氣排出，僅30%～50%吸收人體內(nèi)。消化道:主要來(lái)自鉛作業(yè)場(chǎng)所進(jìn)食、飲水。日常生活食物、飲料中每天攝入鉛量約300mg。吃蒜可防止兒童鉛中毒中毒表現(xiàn)急性慢性胃疼，頭痛，顫抖，神經(jīng)性煩躁

在最嚴(yán)重的情況下，可能人事不醒，直至死亡

影響腦子和神經(jīng)系統(tǒng)

預(yù)防26

（1）減少鉛的使用（2）減少人與鉛的接觸（3）定期監(jiān)測(cè)工作場(chǎng)所鉛濃度（4）定期健康監(jiān)護(hù)2.3.3電池構(gòu)成蓄電池過(guò)氧化鉛正極活性物質(zhì)鉛粉負(fù)極活性物質(zhì)硫酸水溶液電解液電池構(gòu)成

在蓄電池中，用電子導(dǎo)體中耐蝕性好的鉛銻合金作極板，用填充了作為還原劑的負(fù)極活性物質(zhì)（糊狀鉛粉末）的極板作負(fù)極，用填充了作為氧化劑的正極活性物質(zhì)（糊狀過(guò)氧化鉛粉末）的極板作正極。在離子導(dǎo)電性的電解質(zhì)（硫酸水溶液）中并排插入正極和負(fù)極，正極與負(fù)極間夾著隔膜，這樣做成的單電池?cái)?shù)個(gè)并聯(lián)或串聯(lián)起來(lái)，放入合成樹(shù)脂制的電池槽中，組成蓄電池。充放電反應(yīng)在活性物質(zhì)與電解液的界面上進(jìn)行，離子在電解液中移動(dòng)。2.3.4鉛蓄電池的充放電電池放電時(shí)：

負(fù)極：Pb＋(SO4)2-PbSO4+2e正極：PbO2＋(SO4)2-＋4H3O+＋2ePbSO4+6H2O總反應(yīng)為:PbO2+Pb+2(SO4)2-+4H3O+2PbSO4+6H2O電池充電時(shí):陽(yáng)極:PbSO4+6H2OPbO2+2e+(SO4)2-+4H3O+陰極:PbSO4+2ePb+(SO4)2-總反應(yīng)為:2PbSO4+6H2OPbO2+Pb+2(SO4)2-+4H3O+問(wèn)題

鉛蓄電池的電解液用一段時(shí)間需要補(bǔ)充，那么要加什么呢？問(wèn)題

蓄電池長(zhǎng)時(shí)間放置后，使用前是否需要充電？蓄電池需要充電的情況蓄電池在機(jī)器上表現(xiàn)為電量不足蓄電池長(zhǎng)時(shí)間處于小電流放電蓄電池在室內(nèi)放置時(shí)間長(zhǎng)達(dá)1個(gè)月以上電解液消耗較大或水分蒸發(fā)過(guò)多，補(bǔ)充了大量的蒸餾水

蓄電池經(jīng)過(guò)檢修，極板在空氣中暴露的時(shí)間較長(zhǎng)當(dāng)電子流過(guò)電解質(zhì)、形成局部電池時(shí)，也發(fā)生自身放電。為了避免自身放電，鉛蓄電池中的負(fù)極和正極均采用在電子中導(dǎo)電性電極中充填固體活性物質(zhì)的結(jié)構(gòu)，實(shí)用型二次電池一般也采用同樣結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)。2.3.5電池材料電池材料正負(fù)極板隔板電解液電池殼、蓋排氣栓其它（1）正負(fù)極板極板構(gòu)造和活性物質(zhì)化成方法涂膏式極板管式極板化成式極板半化成式極板（1）正負(fù)極板極板構(gòu)造和活性物質(zhì)化成方法涂膏式極板管式極板化成式極板半化成式極板板柵活性物質(zhì)板柵支撐活性物質(zhì)傳導(dǎo)電流使電流分布均勻鉛銻合金鉛鈣合金材料作用（2）隔板主要作用是：防止正負(fù)極板短路。使電解液中正負(fù)離子順利通過(guò)。阻緩正負(fù)極板活性物質(zhì)的脫落，防止正負(fù)極板因震動(dòng)而損傷。因此要求隔板要有孔率高，孔徑小，耐酸，不分泌有害雜質(zhì)，有一定強(qiáng)度，在電解液中電阻小，具有化學(xué)穩(wěn)定性的特點(diǎn)。（3）電解液電解液是蓄電池的重要組成部分，它的作用是傳導(dǎo)電流和參加電化學(xué)反應(yīng)。電解液是由濃硫酸和凈化水（去離子水）配制而成的，電解液的純度和密度對(duì)電池容量和壽命有重要影響。汽車(chē)用鉛酸蓄電池采用電解液密度為1.280±0.005g/cm3(25℃)稀硫酸。（4）電池殼、蓋

電池殼、蓋是裝正、負(fù)極板和電解液的容器，一般由塑料和橡膠材料制成。（5）排氣栓一般由塑料材料制成，對(duì)電池起密封作用，阻止空氣進(jìn)入，防止極板氧化。同時(shí)可以將充電時(shí)電池內(nèi)產(chǎn)生的氣體排出電池，避免電池產(chǎn)生危險(xiǎn)。使用前：必須將排氣栓上的盲孔用鐵絲刺穿，以保證氣體溢出通暢。（6）其它

主要包括鏈條、極柱、鞍子、液面指示器等零部件。2.3.6鉛蓄電池的分類(lèi)及應(yīng)用鉛蓄電池管式蓄電池

（1）依據(jù)極板結(jié)構(gòu)分類(lèi)形成式蓄電池涂膏式蓄電池（2）蓋和結(jié)構(gòu)分類(lèi)鉛蓄電池開(kāi)口式蓄電池排氣式蓄電池防酸隔爆式蓄電池密封閥控式蓄電池（2）蓋和結(jié)構(gòu)分類(lèi)鉛蓄電池開(kāi)口式蓄電池排氣式蓄電池防酸隔爆式蓄電池密封閥控式蓄電池使用期間不用加酸加水維護(hù)，電池為密封結(jié)構(gòu)，不會(huì)漏酸，也不會(huì)排酸霧

（3）維護(hù)方式分類(lèi)鉛蓄電池普通式蓄電池少維護(hù)式蓄電池免維護(hù)式蓄電池（4）按我國(guó)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定主要蓄電池系列產(chǎn)品產(chǎn)品名稱(chēng)主要用途起動(dòng)式蓄電池（Q）汽車(chē)、拖拉機(jī)、柴油機(jī)、船舶等起動(dòng)和照明固定型防酸式蓄電池（GF）用于通訊、發(fā)電廠、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)作為保護(hù)、自動(dòng)控制的備用電源牽引型蓄電池（D）各種蓄電池車(chē)、叉車(chē)、鏟車(chē)等動(dòng)力電源。鐵路客車(chē)用蓄電池（T）鐵路客車(chē)照明和車(chē)上電器設(shè)備內(nèi)燃機(jī)車(chē)用蓄電池（N）內(nèi)燃機(jī)車(chē)啟動(dòng)和照明用續(xù)表產(chǎn)品名稱(chēng)主要用途摩托車(chē)蓄電池（M）各種規(guī)格摩托車(chē)啟動(dòng)和照明航空用蓄電池（HK）飛機(jī)啟動(dòng)、照明、通信潛艇用蓄電池（JC）潛艇水下航行的動(dòng)力、照明、電器設(shè)備坦克用蓄電池（TK）坦克的啟動(dòng)、用電設(shè)備、照明礦燈用蓄電池（K）供井下礦工安全帽上的礦燈照明航標(biāo)用蓄電池（B）航道夜間航標(biāo)照明其他用途電池?cái)z像機(jī)、閃光燈、風(fēng)力發(fā)電電能儲(chǔ)存等2.3.7電動(dòng)車(chē)電池怎樣使用壽命最長(zhǎng)

減少大電流放電；起動(dòng)和上坡時(shí)要用腳踏助力；避免帶過(guò)重的物件，以不超過(guò)75公斤為宜；經(jīng)常檢查車(chē)胎是否氣足。防止過(guò)放電；電動(dòng)車(chē)一般都設(shè)有欠壓保護(hù)功能，當(dāng)電池電量顯示器只有一只顯示燈亮?xí)r或電量指示在黃色區(qū)域時(shí)，應(yīng)立即對(duì)電瓶進(jìn)行充電，不得繼續(xù)騎行。電源鎖不用時(shí)應(yīng)立即關(guān)掉。參考平時(shí)騎行情況和電動(dòng)車(chē)配置情況，蓄電池以放電深度為50-70%時(shí)充一次電最佳，實(shí)際使用時(shí)可折算成騎行里程，在需要時(shí)充一次電。使用專(zhuān)用充電器。蓄電池在存放過(guò)程中每個(gè)月補(bǔ)充充電一次。每?jī)蓚€(gè)月進(jìn)行一次深放電，即長(zhǎng)距離騎行直到欠壓指示閃光，電量用完，然后充電恢復(fù)電池容量。當(dāng)電池容量降為原容量的60-70%時(shí)應(yīng)及時(shí)進(jìn)行復(fù)原維護(hù)。電池充電時(shí)發(fā)現(xiàn)發(fā)燙，充電器紅燈不變綠燈時(shí)第二天及時(shí)進(jìn)行專(zhuān)業(yè)復(fù)原維護(hù)；否則，電池幾天內(nèi)即出現(xiàn)鼓包報(bào)廢。新電池在使用10-12個(gè)月時(shí)要進(jìn)行一次專(zhuān)業(yè)維護(hù)保養(yǎng)。禁止在陽(yáng)光下暴曬；冬天充電應(yīng)在溫暖的房間進(jìn)行。購(gòu)買(mǎi)電動(dòng)車(chē)應(yīng)以實(shí)用為主，避免購(gòu)買(mǎi)超大功率電動(dòng)車(chē)；電機(jī)功率越大，電池壽命越短8。電池的維護(hù)20維護(hù)日常維護(hù)定期維護(hù)日常維護(hù)經(jīng)常保持蓄電池表面的清潔。發(fā)現(xiàn)表面有灰塵和硫酸時(shí)，應(yīng)及時(shí)檫拭，檫拭時(shí)可先用沾有蘇打水的檫布檫拭一遍，后用清水沖洗干凈；經(jīng)常用蒸餾水清洗排氣栓，保持排氣栓通氣良好；按照規(guī)定進(jìn)行蓄電池的充電、放電和補(bǔ)充電工作；充電過(guò)程中，電解液的溫度不得超過(guò)45℃，嚴(yán)防過(guò)量充電；放電過(guò)程中，嚴(yán)禁大電流放電和過(guò)量放電；充放電過(guò)程中，應(yīng)開(kāi)動(dòng)通風(fēng)裝置排除酸霧，使室內(nèi)空氣較為新鮮，以減少酸性分子對(duì)人員和設(shè)備的侵蝕。發(fā)現(xiàn)故障應(yīng)及時(shí)排除；蓄電池充電間應(yīng)經(jīng)常保持清潔、干燥、空氣流通、光線充足。應(yīng)用濕拖把檫凈地面，在清潔、絕緣較好的情況下，可以在地面灑水，保持室內(nèi)的濕度，以減少電池中水分的蒸發(fā).定期維護(hù)非啟動(dòng)用蓄電池每月應(yīng)認(rèn)真地用蒸餾水檫拭一次表面，直至表面（含外殼）不呈酸性為止；啟動(dòng)蓄電池每半個(gè)月應(yīng)認(rèn)真地檢查連接條，極柱及輸出接線的接觸情況和牢固程度，徹底清除金屬部位（如接線端子）的氧化物和銹蝕，更換金屬部位的凡士林油；及時(shí)檢查和排除蓄電池的故障；對(duì)蓄電池測(cè)量用的儀表（如密度計(jì)、溫度計(jì)、電壓表、電流表）進(jìn)行檢查和校驗(yàn)，以免由于儀表不準(zhǔn)確導(dǎo)致蓄電池維護(hù)工作的質(zhì)量受到影響；根據(jù)氣候季節(jié)的變化，按說(shuō)明書(shū)的要求，調(diào)整電解液密度（也稱(chēng)換季）；電池失水時(shí)應(yīng)及時(shí)補(bǔ)充純水，防止極板露出液面而氧化和降低利用率。切勿補(bǔ)充電解液；電池在使用過(guò)程中應(yīng)調(diào)整好充電電器的電壓（13.8-14.4V）防止過(guò)充電。鉛酸蓄電池為什么會(huì)發(fā)生爆炸，怎樣預(yù)防？

蓄電池充電到末期，兩極轉(zhuǎn)化為有效物質(zhì)后，再繼續(xù)充電，就會(huì)產(chǎn)生大量的氫、氧氣體。H2：O2以2：1的體積析出。按氫、氧氣體的電化當(dāng)量計(jì)，每過(guò)充電1Ah，產(chǎn)生0.4181L氫氣和0.20907L氧氣。當(dāng)這種混合氣體濃度在空氣中占4%時(shí)，遇到明火，就會(huì)發(fā)生爆炸，輕則損壞蓄電池，重則傷人、損物。預(yù)防的辦法是：1、控制充電量，不過(guò)充電，以減少氣體析出量。充電室內(nèi)，嚴(yán)禁明火，保持通風(fēng)。2、充電中，接線點(diǎn)要牢固，避免因松動(dòng)產(chǎn)生火花。3、使用中采用低壓恒壓充電，析氣量少。4、預(yù)防蓄電池外殼裂痕、電解液滲透、滲到電纜溝，引起線路短路產(chǎn)生火花，起火爆炸。5、免維護(hù)型蓄電池雖經(jīng)密封處理，設(shè)排氣閥，蓄電池內(nèi)部蓄存一定量的氫、氧氣體，一旦排氣閥失效或不靈，內(nèi)壓過(guò)大，也會(huì)將電池凸裂，甚至爆炸、起火。因此，必須保持排氣閥的可靠。我國(guó)鉛蓄電池工業(yè)現(xiàn)狀

1.1消極的方面：重復(fù)建設(shè)，能力過(guò)剩；價(jià)格戰(zhàn)劇烈，有些價(jià)格已低于成本；偽劣產(chǎn)品流行。

1.2積極的方面：產(chǎn)品質(zhì)量有所提高，部份產(chǎn)品如：免維護(hù)汽車(chē)蓄電池，閥控式蓄電池等已接近國(guó)際先進(jìn)水平.

鉛銻合金零件冶板切塊鉛粉鉛粉和膏涂板淋酸固化干燥凈化水負(fù)極添加劑稀硫酸硫酸插隔板裝槽印商標(biāo)殼體焊板群分板干燥水洗化成穿壁焊熱封擰排氣包裝成品封蓋澆封口焊鏈條2.4鋰離子二次電池

2.4.1概述

音頻和視頻等裝備的便攜化小型化二十世紀(jì)八十年代中期開(kāi)始促進(jìn)作為電源的電池從干電池向可充電電池的過(guò)渡促進(jìn)鎳-鎘二次電池的大容量化二十世紀(jì)九十年代達(dá)到了其技術(shù)的極限，其放電容量不可能再有大的提高2.4鋰離子二次電池

2.4.1概述

音頻和視頻等裝備的便攜化小型化二十世紀(jì)八十年代中期開(kāi)始促進(jìn)作為電源的電池從干電池向可充電電池的過(guò)渡促進(jìn)鎳-鎘二次電池的大容量化開(kāi)發(fā)出鎳-氫二次電池和鋰離子二次電池二十世紀(jì)九十年代前后

至2004年鋰離子電池的銷(xiāo)售額高達(dá)44億美元以上，占二次電池市場(chǎng)份額的73％，穩(wěn)居二次電池市場(chǎng)的霸主地位。2.4.2鋰24電池

自從1958年美國(guó)加州大學(xué)的一位研究生提出了鋰，鈉等活潑金屬做電池負(fù)極的設(shè)想后，人類(lèi)開(kāi)始了對(duì)鋰電池的研究。而從1971年日本松下公司的福田雅太郎發(fā)明鋰氟化碳電池并使鋰電池實(shí)現(xiàn)應(yīng)用化商品化開(kāi)始。什么是鋰電池？

鋰電池是一類(lèi)以金屬鋰或含鋰物質(zhì)作負(fù)極的化學(xué)電源的總稱(chēng)。鋰電池的優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)比能量高電池電壓高工作溫度范圍寬儲(chǔ)存壽命長(zhǎng)鋰電池的優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)比能量高電池電壓高工作溫度范圍寬儲(chǔ)存壽命長(zhǎng)200－450Wh/kg鋰電池的優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)比能量高電池電壓高工作溫度范圍寬儲(chǔ)存壽命長(zhǎng)3V左右鋰電池的應(yīng)用移動(dòng)電話便攜式計(jì)算機(jī)照相機(jī)攝像機(jī)應(yīng)用實(shí)用化的鋰電池實(shí)用化的鋰電池Li－MnO2

Li—I2Li－CuOLi－SOCl2Li－（CFx）nLi－SO2Li－Ag2CrO4鋰電池的缺點(diǎn)缺點(diǎn)安全性能差9壽命短鋰電池與鋰離子二次電池的關(guān)系25鋰電池鋰離子二次電池鋰電極用碳代替時(shí)鋰離子電池液態(tài)鋰離子電池（LIB）聚合物鋰離子電池（PLIB）能量密度高循環(huán)特性好自放電小輸出電壓高記憶效應(yīng)小鋰離子電池優(yōu)勢(shì)2.4.2鋰離子二次電池的優(yōu)勢(shì)無(wú)污染質(zhì)量輕體積小能量密度高循環(huán)特性好自放電小輸出電壓高記憶效應(yīng)小鋰離子電池優(yōu)勢(shì)2.4.2鋰離子二次電池的優(yōu)勢(shì)300-350Wh/dm3,125-145Wh/kg,且還在繼續(xù)提高。無(wú)污染能量密度高循環(huán)特性好自放電小輸出電壓高記憶效應(yīng)小鋰離子電池優(yōu)勢(shì)2.4.2鋰離子二次電池的優(yōu)勢(shì)初始開(kāi)路電壓為4.1-4.2V，平均工作電壓為3.6-3.7V。無(wú)污染能量密度高循環(huán)特性好自放電小輸出電壓高記憶效應(yīng)小鋰離子電池優(yōu)勢(shì)2.4.2鋰離子二次電池的優(yōu)勢(shì)自放電率在常溫下每月10％是鎳鎘電池、鎳氫可充電電池的一半一下。無(wú)污染能量密度高循環(huán)特性好自放電小輸出電壓高記憶效應(yīng)小鋰離子電池優(yōu)勢(shì)2.4.2鋰離子二次電池的優(yōu)勢(shì)可以循環(huán)使用的次數(shù)多,用硬碳材料做負(fù)極材料的電池已達(dá)到了1200次.

無(wú)污染能量密度高循環(huán)特性好自放電小輸出電壓高記憶效應(yīng)小鋰離子電池優(yōu)勢(shì)2.4.2鋰離子二次電池的優(yōu)勢(shì)在滿(mǎn)充電或近乎滿(mǎn)充電狀態(tài)長(zhǎng)時(shí)間保存后電池的可放電時(shí)間縮短的現(xiàn)象無(wú)污染2.4.3鋰離子電池的應(yīng)用應(yīng)用領(lǐng)域移動(dòng)電話數(shù)碼產(chǎn)品動(dòng)力車(chē)

電動(dòng)工具藍(lán)牙備用電源軍事我國(guó)的研究現(xiàn)狀

我國(guó)科學(xué)家從70代末就開(kāi)始二次鋰電池研究，80年代開(kāi)始，中科院的“六五”、“七五”和“八五”三個(gè)五年計(jì)劃期間都把固體電解質(zhì)二次鋰電池列為重點(diǎn)課題?！捌呶濉眹?guó)家“863”計(jì)劃啟動(dòng)時(shí)，就以?xún)?chǔ)能材料專(zhuān)題的名義對(duì)二次聚合物鋰電池給予了大力支持，包括中科院、大學(xué)和產(chǎn)業(yè)界的11個(gè)實(shí)驗(yàn)室在專(zhuān)題負(fù)責(zé)單位中科院物理所的協(xié)調(diào)下，在聚合物電解質(zhì)、電極材料和電池的設(shè)計(jì)、制作方面取得了豐富的成果，為目前我國(guó)幾千億安時(shí)的鋰離子電池產(chǎn)業(yè)化群體的形成在科學(xué)技術(shù)和工程設(shè)計(jì)以及人員儲(chǔ)備等方面都作出了重大貢獻(xiàn)。目前我國(guó)已成為小功率鋰離子電池的主要生產(chǎn)地。與此相適應(yīng)，鋰離子電池相關(guān)材料的研究和開(kāi)發(fā)也已取得很大的進(jìn)展，已經(jīng)或即將實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。鋰離子電池的安全要求

（1）短路：不起火，不爆炸（2）過(guò)充電：不起火，不爆炸（3）熱箱試驗(yàn)：不起火，不爆炸（150℃恒溫10min）（4）針剌：不爆炸（用Ф3mm釘穿透電池）（5）平板沖擊：不起火，不爆炸（10kg重物自1M高處砸向電池）（6）焚燒：不爆炸（煤氣火焰燒烤電池）

鋰離子電池安全設(shè)計(jì)

安全設(shè)計(jì)隔膜135℃自動(dòng)關(guān)斷保護(hù)向電液中加入添加劑電池蓋復(fù)合結(jié)構(gòu)各種環(huán)境濫用試驗(yàn)鋰離子電池安全設(shè)計(jì)安全設(shè)計(jì)隔膜135℃自動(dòng)關(guān)斷保護(hù)向電液中加入添加劑電池蓋復(fù)合結(jié)構(gòu)各種環(huán)境濫用試驗(yàn)采用國(guó)際先進(jìn)的Celgard2300PE-PP-PE三層復(fù)合膜

鋰離子電池安全設(shè)計(jì)安全設(shè)計(jì)隔膜135℃自動(dòng)關(guān)斷保護(hù)向電液中加入添加劑電池蓋復(fù)合結(jié)構(gòu)各種環(huán)境濫用試驗(yàn)電池過(guò)充，添加劑與電液中其他物質(zhì)聚合，電池內(nèi)阻大副增加

鋰離子電池安全設(shè)計(jì)安全設(shè)計(jì)隔膜135℃自動(dòng)關(guān)斷保護(hù)向電液中加入添加劑電池蓋復(fù)合結(jié)構(gòu)各種環(huán)境濫用試驗(yàn)電池蓋采用刻痕防爆結(jié)構(gòu)鋰離子電池安全設(shè)計(jì)安全設(shè)計(jì)隔膜135℃自動(dòng)關(guān)斷保護(hù)向電液中加入添加劑電池蓋復(fù)合結(jié)構(gòu)各種環(huán)境濫用試驗(yàn)外部短路、過(guò)充、針刺、平板沖擊、焚燒

鋰離子電池幾乎沒(méi)有記憶效應(yīng)，但是多次充放電后其能量還是會(huì)下降。鋰離子電池能量下降原因主要是正負(fù)極材料本身的變化：從分子層面來(lái)看，正負(fù)極上容納鋰離子的空穴結(jié)構(gòu)會(huì)逐漸塌陷、堵塞；從化學(xué)角度看，是正負(fù)極材料活性鈍化，出現(xiàn)副反應(yīng)生成穩(wěn)定的其他化合物；從物理角度看，還會(huì)出現(xiàn)正極材料逐漸剝落等情況?？傊墙档土穗姵刂锌梢宰杂稍诔浞烹娺^(guò)程中移動(dòng)的鋰離子數(shù)目。鋰離子電池的正確使用新電池充電方法：電池出廠后，已充電到約50%的電容量，新購(gòu)的電池可直接使用，電池第1次用完后充足電再用，第2次用完后充足電，這樣連續(xù)三次后，電池可達(dá)到最佳使用狀態(tài)。防止過(guò)放電：?jiǎn)误w電池電壓降到3V以下，即為過(guò)放電，電池不用時(shí)，應(yīng)將電池充電到保有20％的電容量，再進(jìn)行防潮包裝保存，3—6個(gè)月檢測(cè)電壓一次，并進(jìn)行充電，保證電池電位在安全值3V以上范圍內(nèi)。電池充電必須使用專(zhuān)用充電器。遠(yuǎn)離高溫(高于60℃)低溫(-20℃)環(huán)境，不要接近火源，防止劇裂振動(dòng)和撞擊，不能隨意拆卸電池，決不能用榔頭敲打新舊的電池。不能將電池用于未指定的應(yīng)用領(lǐng)域不得將電池與干電池或其他類(lèi)型電池混用

參照你的使用說(shuō)明書(shū)，它會(huì)給你提供更加詳細(xì)的使用說(shuō)明。2.4.4鋰離子二次電池的組成組成部分正極材料負(fù)極材料電解液2.4.4鋰離子二次電池的組成組成部分正極材料負(fù)極材料電解液一般使用鋁箔涂活性物質(zhì)的材料2.4.4鋰離子二次電池的組成組成部分正極材料負(fù)極材料電解液一般使用銅箔涂活性物質(zhì)的材料實(shí)際構(gòu)成10實(shí)際構(gòu)成電池蓋正極隔膜電解液電池殼負(fù)極2.4.5鋰離子二次電池充放電原理

正負(fù)極均采用鋰嵌入化合物，可供鋰離子(Li+)自由嵌脫的活性物質(zhì)嵌入化合物的晶體密度低，它們或具有層狀結(jié)構(gòu)，或具有隧道結(jié)構(gòu)，在這些開(kāi)放性結(jié)構(gòu)中，鋰離子“進(jìn)出”自由.隨鋰離子嵌入和脫嵌，晶體僅發(fā)生相應(yīng)的膨脹和收縮，而結(jié)構(gòu)類(lèi)型基本不變以LiCoO2為正極材料,石墨為負(fù)極材料的鋰離子電池,充放電反應(yīng)式為L(zhǎng)iCoO2+6CLi1-xCoO2+LixC6

電池的充放電過(guò)程中發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)實(shí)際上是一種插層反應(yīng).插層反應(yīng)：

鋰離子在晶體內(nèi)的層間、間隙或隧道中擴(kuò)散時(shí)，并不產(chǎn)生鍵的斷裂和電極材料結(jié)構(gòu)的重建。擴(kuò)散所需要的能量很小，故鋰離子在兩個(gè)電極中的插層反應(yīng)很容易進(jìn)行.充電時(shí),Li+從正極逸出,嵌入負(fù)極;放電時(shí)Li+則從負(fù)極脫出,嵌入正極。這種充放電過(guò)程,恰似一把搖椅。因此,這種電池又稱(chēng)為搖椅電池(RockingChairBatteries).電池可逆性：嵌入化合物的特殊開(kāi)放結(jié)構(gòu)嵌入化合物的主要類(lèi)型和插層反應(yīng)A)層狀結(jié)構(gòu)正極材料：LixMO2(M=Co,Ni,Mn,Fe)LixMS2(M=Mo,Ti,V,Fe)負(fù)極材料：LixC6LixTiS2

插層反應(yīng)：(+)LixMO2Lix-yMO2+yLi++ye0≤x≤1x＞y＞0(-)6C+xLi++xeLixC60≤x≤0.5TiS2+xLi++xeLixTiO20≤x≤1總反應(yīng)：LixMO2+6CLix-yMO2+LiyC60≤x≤10≤y≤0.5x＞y＞0LixMO2+TiS2Lix-yMO2+LiyTiS20≤x≤10≤y≤1x＞y＞0B)尖晶石結(jié)構(gòu)

LixM2O4M=Mn,Ti,Ve.g.LixMn2O4Lix-yMn2O4+yLi++ye0≤x≤1.20≤y≤1x＞y＞02.4.6正極材料的要求

正極材料的嵌鋰化合物是鋰離子的貯存庫(kù)。為了獲得較高的單體電池電壓,應(yīng)選擇高電勢(shì)的嵌鋰化合物。一般而言,正極材料應(yīng)滿(mǎn)足:（1）相對(duì)鋰的電極電位高，材料組成不隨電位變化，粒子導(dǎo)電率和電子導(dǎo)電率高（2）鋰離子嵌入脫嵌可逆性好，伴隨反應(yīng)的體積變化小，鋰離子擴(kuò)散速度快，以便獲得良好的循環(huán)特性和大電流特性。（3）與有機(jī)電解質(zhì)和粘結(jié)劑接觸性能好，熱穩(wěn)性好2.4.7負(fù)極材料的要求在鋰離子的反應(yīng)中自由能變化小;

鋰離子在負(fù)極的固態(tài)結(jié)構(gòu)中有高的擴(kuò)散率;可逆性高;有良好的離子電導(dǎo)率;熱力學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,同時(shí)與電解質(zhì)不發(fā)生反應(yīng)對(duì)電解液的要求（1）離子電導(dǎo)率高（2）電化學(xué)穩(wěn)定的電位范圍寬：必須有0—5V的電化學(xué)穩(wěn)定窗口（3）熱穩(wěn)定好，使用溫度范圍寬（4）化學(xué)性能能夠穩(wěn)定，與電池內(nèi)集電流體和活性物質(zhì)不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)（5）安全低毒，最好能生物降解2.4.8鋰離子電池的正極材料LiNixMnyCol—x—yO2等多元體系

商業(yè)化的正極材料LiCoO2LiNiO2LiMn2O4LiFePO4(1)鈷酸鋰(LiCoO2)CoO2Li+Li+CoO2CoO2Li+Li+該化合物是層狀化合物，在CoO2組成的層間含有Li

CoO2Li+Li+CoO2CoO2CCCCCCCCC電池正極電池負(fù)極鋰離子轉(zhuǎn)移方向充電

如果負(fù)極是石墨時(shí)，可以形成Li-GIC(Li插入石墨層間的化合物，層間的Li可以從石墨層間插入也可以從石墨層間脫出．Li+Li+Li+Li+

CoO2CoO2CoO2CCCCCCCCC電池正極電池負(fù)極鋰離子轉(zhuǎn)移方向

如果負(fù)極是石墨時(shí)，可以形成Li-GIC(Li插入石墨層間的化合物，層間的Li可以從石墨層間插入也可以從石墨層間脫出．放電Li+Li+Li+Li+Li+Li+Li+Li+Li+Li+

如果電池中存在金屬Li，金屬Li放電時(shí)成為L(zhǎng)i離子溶解在電解液中，反之充電時(shí)電解液中的Li離子變成金屬Li析出。這樣析出的Li不是以平滑的板狀而是以針狀結(jié)晶的形式長(zhǎng)大。這就是所謂的樹(shù)枝狀結(jié)晶，即枝晶偏析問(wèn)題，成為導(dǎo)致安全問(wèn)題和容量劣化的一個(gè)原因。枝晶偏析現(xiàn)象合成方法:Li2CO3和CoCO3按摩爾比Li/Co=1∶1的比例混合,在空氣中700℃灼燒而成.特點(diǎn)：可逆性、放電容量、充放電效率、電壓的穩(wěn)定性等.

鈷酸鋰正極材料的劣勢(shì)鈷為稀有金屬,成本高，產(chǎn)地比較集中,存在供給不穩(wěn)定問(wèn)題.容易過(guò)充鈷酸鋰正極材料的劣勢(shì)鈷為稀有金屬,成本高，產(chǎn)地比較集中,存在供給不穩(wěn)定問(wèn)題.容易過(guò)充僅在小型便攜式器械的電池中得到應(yīng)用，用作電動(dòng)車(chē)等大型電池比較困難。鈷酸鋰正極材料的劣勢(shì)鈷為稀有金屬,成本高，產(chǎn)地比較集中,存在供給不穩(wěn)定問(wèn)題.容易過(guò)充LixCoO2中的x和正極電位的關(guān)系表明，隨著充電的進(jìn)行（x減?。╇娢怀掷m(xù)上升，通常的充電電壓為4.2V,此時(shí)x=0.45左右,如果充電器由于故障等原因用過(guò)大的電壓充電，Li進(jìn)一步被脫出，x變小，充電電壓進(jìn)一步上升

目前正極材料主要采用LiCoO2,或在其中再添加Al、In等元素的復(fù)合鈷酸鋰.(2)鎳酸鋰(LiNiO2)結(jié)構(gòu):層狀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：價(jià)格低廉(鎳與鈷的性質(zhì)相近,價(jià)格為鈷的1/20)、放電容量高；但是熱穩(wěn)定性差、放熱量大，就存在安全問(wèn)題。因原料、燒結(jié)溫度、燒結(jié)時(shí)間等原因，生成的LiNiO2的Li/Ni之比會(huì)發(fā)生變化。定比組成在循環(huán)性能方面比較優(yōu)越，但難以控制。因此，為發(fā)揮其特性，嘗試添加各種元素或形成固溶體時(shí)期穩(wěn)定化。合成方法：一般是用鋰鹽和鎳鹽混合在700～850℃經(jīng)固態(tài)反應(yīng)制備。

(3)(LiMn2O4)

尖晶石系錳系正極材料具有資源豐富、成本低（錳的價(jià)格為鈷的1/40）、熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，但是實(shí)用化的進(jìn)程要遲于鈷系材料，其最大的原因在于，在歷年的開(kāi)發(fā)中作為二次電池的電極材料的循環(huán)性能很差。其影響因素為：（1）原材料和合成方法的多樣性。（2）高溫發(fā)生的氧虧缺與單一尖晶石相生成的困難。（3）因3價(jià)錳離子的存在而引起的晶體結(jié)構(gòu)應(yīng)變的出現(xiàn)與控制。和LiCoO2、LiNiO2相比，Li的含量較少，用4.2V充電后，大部分Li脫出，不易發(fā)生過(guò)充電現(xiàn)象，就可以不用預(yù)防措施，降低成本，安全性高，Mn在自然界含量較多。放電容量小，且Mn在電解液中容易溶出，使充放電特性劣化，高溫充放電特性不好.

最近的研究情況（1）高溫特性的改善對(duì)Li與Mn的比例進(jìn)行最優(yōu)化，或以鉻置換錳，或進(jìn)行活性物質(zhì)的表面處理。（2）高能特性與大型電池德國(guó)的VARTA公司宣布其開(kāi)發(fā)的用于電動(dòng)汽車(chē)的錳尖晶石系60Ah角型電池具有115Wh/kg、270Wh/l的能力特性，室溫循環(huán)試驗(yàn)及60%的保存特性也很好。（3）高容量化最近已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了用于手機(jī)的5mm左右的薄型電池（能量密度為130-140Wh/kg），與之前的模式使用輕量鋁罐的6.3mm厚的電池相比（能量密度為110-120Wh/kg），能量密度提高了約20%。常用的合成方法固態(tài)合成法溶液-凝膠法沉淀法溶膠-凝膠法溶膠－凝膠法就是用含高化學(xué)活性組分的化合物作前驅(qū)體，在液相下將這些原料均勻混合，并進(jìn)行水解、縮合化學(xué)反應(yīng)，在溶液中形成穩(wěn)定的透明溶膠體系，溶膠經(jīng)陳化膠粒間緩慢聚合，形成三維空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的凝膠，凝膠網(wǎng)絡(luò)間充滿(mǎn)了失去流動(dòng)性的溶劑，形成凝膠。凝膠經(jīng)過(guò)干燥、燒結(jié)固化制備出分子乃至納米亞結(jié)構(gòu)的材料。優(yōu)缺點(diǎn)溶膠－凝膠法與其它方法相比具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：（1）由于溶膠－凝膠法中所用的原料首先被分散到溶劑中而形成低粘度的溶液，因此，就可以在很短的時(shí)間內(nèi)獲得分子水平的均勻性，在形成凝膠時(shí)，反應(yīng)物之間很可能是在分子水平上被均勻地混合。（2）由于經(jīng)過(guò)溶液反應(yīng)步驟，那么就很容易均勻定量地?fù)饺胍恍┪⒘吭?，?shí)現(xiàn)分子水平上的均勻摻雜。（3）與固相反應(yīng)相比，化學(xué)反應(yīng)將容易進(jìn)行，而且僅需要較低的合成溫度，一般認(rèn)為溶膠一凝膠體系中組分的擴(kuò)散在納米范圍內(nèi)，而固相反應(yīng)時(shí)組分?jǐn)U散是在微米范圍內(nèi)，因此反應(yīng)容易進(jìn)行，溫度較低。（4）選擇合適的條件可以制備各種新型材料。溶膠一凝膠法也存在某些問(wèn)題：通常整個(gè)溶膠－凝膠過(guò)程所需時(shí)間較長(zhǎng)（主要指陳化時(shí)間），常需要幾天或者幾周；還有就是凝膠中存在大量微孔，在干燥過(guò)程中又將會(huì)逸出許多氣體及有機(jī)物，并產(chǎn)生收縮常用的合成方法固態(tài)合成法溶液-凝膠法沉淀法沉淀法沉淀法是從溶液中析出固相（沉淀）而進(jìn)行分離的過(guò)程，廣泛用于濕法冶金、無(wú)機(jī)化工和廢水處理等領(lǐng)域。在濕法冶金中，主要作為金屬回收或容易凈化的手段，用來(lái)從浸出液、各種工藝溶液或廢液中分離一種或一組金屬組分，從中回收有價(jià)金屬，或者除去金屬雜質(zhì)已得到純凈溶液或符合排放要求的廢液。常用的合成方法固態(tài)合成法溶液-凝膠法沉淀法發(fā)展方向

如何克服容量在循環(huán)時(shí)下降的問(wèn)題是目前LiMn2O4研究的焦點(diǎn)，尖晶石型特別是摻雜型LiMn2O4的制備及結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系是今后鋰離子電池電極材料研究的方向。三種常用正極材料的比較項(xiàng)目LiCoO2系LiNiO2系LiMn2O4系平均工作電壓/V3.63.53.8理論能量容量/(mAh/g）295295148使用極限能量容量/(mAh/g）145200135熱穩(wěn)定性不太穩(wěn)定不穩(wěn)定穩(wěn)定安去對(duì)策毒性強(qiáng)，對(duì)策復(fù)雜毒性強(qiáng)，對(duì)策復(fù)雜毒性弱，對(duì)策簡(jiǎn)單過(guò)渡金屬資源儲(chǔ)量稀缺比Co豐富非常豐富原料價(jià)格昂貴適中便宜

(1)鎳系復(fù)合氧化物，LiNi1-xMxO2(M=Co,Mn)摻鈷的實(shí)驗(yàn)表明，鎳和鈷均勻分布的產(chǎn)物能得到組成上均質(zhì)的結(jié)晶，因此提高了初期充放電效率和放電容量等。而均勻性低的，伴隨充放電反應(yīng)，在活性物質(zhì)的粒子之間以及粒子內(nèi)部產(chǎn)生結(jié)晶格子膨脹、收縮等結(jié)構(gòu)變化，使鋰離子的插入、脫離反應(yīng)的可逆性下降。當(dāng)x=0.4時(shí)，初期放電容量（158mAh/g)和效率（94%）都比較優(yōu)良。但充放電循環(huán)壽命會(huì)劣化，這是由于充電時(shí)鋰離子脫離，產(chǎn)生4價(jià)鎳，引起晶體結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定而造成的。（2）LiNi0.6Co0.4O2與Mn復(fù)合得LiNi0.6Co0.3Mn0.1O2之所以選擇Mn是由于其在4價(jià)時(shí)也能穩(wěn)定存在。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，Co、Mn均勻分布的產(chǎn)物，兩者的放電容量幾乎相同（160mAh/g），而且可以有效的提高充放電壽命。（3）用LiNi0.6Co0.3Mn0.1O2作正極材料，制成圓柱形鋰離子電池，可獲得比鈷酸鋰為正極達(dá)10%左右的1700mAh的大容量和優(yōu)異的充放電循環(huán)周期特性（循環(huán)300次后仍有80%的初始容量）。（4）LiNixMnyCol—x—yO2（5）LiFePO4為橄欖石結(jié)構(gòu)的物質(zhì)。尖晶石為氧的立方密堆積結(jié)構(gòu)，而橄欖石為氧的六方密堆積結(jié)構(gòu)。其理論容量為170mAh/g,實(shí)際放電容量一直比較低（100mAh/g左右），但是最近有研究者采用溶膠凝膠法等合成法以及電極制作法的改良，其容量已經(jīng)接近理論值。法國(guó)的Masquelier小組將溶液法合成的微粉樣品與導(dǎo)電劑乙炔碳黑用球磨機(jī)混合，55℃時(shí)得到145mAh/g容量的再現(xiàn)性。加拿大的Nazar等發(fā)表了用石墨包覆粒子表面后，25℃時(shí)顯示160mAh/g（100次循環(huán)后為150mAh/g）的優(yōu)良性能。(6)小結(jié)

許多鋰離子電池正極材料的特性，都對(duì)結(jié)構(gòu)和組成敏感，因此在積極探索新型物質(zhì)的同時(shí)，充分注意組成的控制也是非常重要的。2.4.9鋰離子電池的負(fù)極材料碳

Sn及Sn合金Si及Si合金鋰和鋰合金負(fù)極材料金屬氧化物Sb及Sb合金Al及Al合金

提高鋰離子二次電池的容量，很大程度上決定于負(fù)極的鋰的插入能力。

(1)碳材料優(yōu)點(diǎn)比容量高循環(huán)效率高循環(huán)壽命長(zhǎng)不存在安全問(wèn)題

通過(guò)對(duì)炭材料表面進(jìn)行改性,形成納米級(jí)孔、洞、通道結(jié)構(gòu)等,增加嵌鋰量,使比容量大大增加.納米材料納米(nm)：是長(zhǎng)度概念，1納米是10-9米（十億分之一），對(duì)宏觀來(lái)說(shuō)，是個(gè)很小的單位，一根頭發(fā)大概是7000-8000nm，人體紅細(xì)胞的直徑一般為3000-5000nm，病毒的直徑也在幾十到幾百納米；對(duì)于微觀物質(zhì)如原子、分子等常以埃來(lái)表示，1埃相當(dāng)于氫原子的直徑，1納米等于10埃。納米材料包括兩項(xiàng)基本條件：1）尺寸在1-100納米之間；2）材料具有區(qū)別與常規(guī)材料的物理化學(xué)性質(zhì)。常用的碳材料

碳

石墨硬碳軟碳石墨11

導(dǎo)電性好，結(jié)晶度較高，具有良好的層狀結(jié)構(gòu)，適合鋰的嵌入-脫嵌，具有防止鋰的晶狀結(jié)晶、鋰吸收時(shí)體積變化小的優(yōu)點(diǎn)，做負(fù)極時(shí)可形成Li6C的插層化合物，其理論容量為372mAh/g，是Li金屬負(fù)極理論容量的1/10.實(shí)際容量：300mAh/g，組成的電池平均輸出電壓高，是目前鋰離子電池應(yīng)用最多的負(fù)極材料。存在問(wèn)題及原因主要問(wèn)題:不可逆容量損失碳電極的鋰離子不能從碳電極中脫嵌主要原因：溶劑分解石墨本體內(nèi)部的活性位點(diǎn)與鋰離子反應(yīng)石墨的改性機(jī)械研磨表面氧化形成金屬層形成核—?dú)そY(jié)構(gòu)形成金屬氧化物層摻雜型石墨其他石墨的改性機(jī)械研磨

機(jī)械研磨可改變材料的微觀結(jié)構(gòu)，形態(tài)及電化學(xué)性能。如提高可逆容量，但也同時(shí)出現(xiàn)電位滯后和產(chǎn)生較大的不可逆容量，且容量衰減較快,循環(huán)性能變差。還可以在六方石墨中引入菱方相，從而降低石墨在電解液中的層剝落。研磨手段不同，結(jié)果也不同，根據(jù)使用目的選用不同的研磨手段和時(shí)間。表面氧化

吳宇平等提出用氣相氧化法改性使天然石墨改性,研究發(fā)現(xiàn)改性前后,一些活性較高的組分被除掉,增加納米級(jí)微孔數(shù)目,產(chǎn)生納米級(jí)通道。而且表面結(jié)構(gòu)也發(fā)生變化,氧化之前材料表面存在的氧原子是與一些缺陷結(jié)構(gòu)相關(guān)聯(lián);之后,氧的存在則是與活性高的碳原子反應(yīng)而留下,形成一層致密的氧化物表面膜,結(jié)合更緊密,該膜有利于Li+的擴(kuò)散和遷移。所以其容量明顯增加,從251mA·h/g增到350mA·h/g以上，同時(shí)充放電效率明顯提高，從65.4％提高到80％以上。還用液相氧化法對(duì)天然石墨進(jìn)行改性，所用氧化劑為硫酸鈰，處理后材料循環(huán)性能明顯提高。形成金屬層

PingYu等提出用微粒Pd包覆石墨,由于Pd沉積在石墨邊緣表面,抑制溶劑化Li+的擴(kuò)散和共嵌,從而降低不可逆容量損失。形成核—?dú)そY(jié)構(gòu)

李寶華等用浸漬方法在天然鱗片石墨表面包覆上酚醛樹(shù)脂，其中酚醛樹(shù)脂為殼，石墨為核。其可逆容量比石墨低，充放電效率隨樹(shù)脂炭含量增加先減后增，最后趨于平衡。當(dāng)樹(shù)脂炭含量為30％時(shí)，性能最佳，且適于大電流充放電。仇衛(wèi)華等實(shí)驗(yàn)得知，環(huán)氧樹(shù)脂也可用來(lái)包覆石墨，它改進(jìn)了電極與電解液的相容性，大大減少擴(kuò)散的方向性及顆粒之間的阻擋作用，因而改善了炭陽(yáng)極的動(dòng)力學(xué)性能，在用高倍率放電時(shí)仍有較高的容量。同時(shí)發(fā)現(xiàn)殼層材料結(jié)構(gòu)隨熱處理溫度升高而導(dǎo)電性能增強(qiáng)，使之插鋰性能變好.Yoshio等提出用軟炭包覆天然石墨。當(dāng)包覆的炭增加，不可逆容量減少，庫(kù)侖效率增加。且與含PC（聚碳酸酯）電解液的相容性較好。形成金屬氧化物層H．Huang等提出在石墨外包覆CuO，在循環(huán)性能上和比容量上比純石墨有進(jìn)一步改進(jìn)，其中CuO作為離子傳遞的催化劑。JimyangLee等用SnO包覆KS6，其比容量提高，但循環(huán)性降低，且SnO使不可逆容量損失加大。摻雜型石墨

T．Tanaka等用濕化學(xué)還原法將Ag分散于石墨中增加石墨顆粒間導(dǎo)電性，比容量增加10％，達(dá)到800mA·h/L，循環(huán)壽命從200次增到4200次，且容量保持為最初的70％以上。其他

李志杰等將碳納米管摻入石墨并和石墨形成許多納米級(jí)微孔，增加嵌Li空間，使可逆容量提高到341.8mA·h/g。且摻雜的碳納米管起橋梁作用，避免“孤島”形成，其納米管為中空式結(jié)構(gòu)，便于Li離子的脫嵌/嵌入，增強(qiáng)材料導(dǎo)電性。HBuqa等提出用氧氣420℃16h氧化后，再進(jìn)行硅烷化作用，因硅烷膜能被有機(jī)電解液浸透，在硅烷鏈下更有利于SEI膜形成；硅烷化作用改變表面化學(xué)性質(zhì)、表面積和石墨形態(tài)；不利的水雜質(zhì)與硅烷反應(yīng)而被消耗，所以減少了不可逆容量損失。硬碳

又稱(chēng)難石墨化碳材料，鋰的插入能力較強(qiáng)，在結(jié)晶子和結(jié)晶子之間的空隙里也可以。通過(guò)改變其結(jié)構(gòu)，已開(kāi)發(fā)出600mAh/g的硬碳材料。1991年索尼公司把以硬碳為負(fù)極材料、作為便攜式通信設(shè)備用的小型鋰離子電池實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。硬炭樹(shù)脂炭有機(jī)聚合物熱解炭炭黑16

唐致遠(yuǎn)等采用低溫(<1000℃)下裂解酚醛樹(shù)脂制得硬炭，首次充放電比容量隨熱解炭溫度升高而減少，存在較大首次不可逆容量和電壓滯后。但摻P后，可逆容量和充放電效率明顯提高，并改善電位滯后。另外，有人分別以聚4一乙烯吡啶和丙烯腈-苯乙烯共聚物為基體制得熱解炭，其性能均較好.軟碳

即易石墨化碳，是指在2500℃以上的高溫下能石墨化的無(wú)定形碳。軟碳的結(jié)晶度(即石墨化度)低，晶粒尺寸小，晶面間距較大，與電解液的相容性好，但首次充放電的不可逆容量較高，輸出電壓較低，無(wú)明顯的充放電平臺(tái)電位。理論容量也為372mAh/g,.

為無(wú)定形結(jié)構(gòu).特點(diǎn)：★與石墨材料相比充放電曲線的平臺(tái)性較差★對(duì)聚碳酸酯類(lèi)電解液的敏感程度比石墨低（如對(duì)氨基甲酸乙酯和聚碳酸酯初次循環(huán)不可逆容量損失幾乎相同）

軟炭針狀焦石油焦炭纖維非石墨化中間相炭微球焦炭軟炭針狀焦石油焦炭纖維非石墨化中間相炭微球高倍率放電性能好，嵌鋰可逆性好，容量較大，制造中直徑不好控制焦炭軟炭針狀焦石油焦炭纖維非石墨化中間相炭微球焦炭亂層構(gòu)造，電壓變化較傾斜，首次充放電有30％～40％的不可逆容量損失，但無(wú)剝落平臺(tái)

鄧正華等采用熱離子體裂解天然氣制備的天然氣焦炭具有較好的嵌Li能力。初次放電容量為402mA·h/g。Okuno等研究中間相瀝青焦炭修飾的焦炭電極，其比容量為300～310mA·h/g。JungsikKim通過(guò)熱解煤焦油瀝青炭發(fā)現(xiàn)提取各向異性中間相比直熱解獲得的球形顆粒分布均勻，且前者有較高比容量，低的不可逆容量損失。S．Wang等通過(guò)熱解各向同性瀝青制備多環(huán)芳族碳?xì)浠衔铽@得最高可逆比容量達(dá)1017mA·h/g，效率為81.5％，但有滯后現(xiàn)象。三種碳材料的比較名稱(chēng)石墨硬碳軟碳備注放電曲線比較平坦電壓緩慢地下降電壓緩慢地下降石墨適合電壓較高的設(shè)備層間距0.335nm0.38nm0.34-0.36nm硬碳做負(fù)極時(shí),Li插入層間幾乎沒(méi)有膨脹充放電過(guò)程中收縮膨脹程度大幾乎沒(méi)有有一定伸縮硬碳循環(huán)性能好三種碳材料的比較名稱(chēng)石墨硬碳軟碳備注放電曲線比較平坦電壓緩慢地下降電壓緩慢地下降石墨適合電壓較高的設(shè)備層間距0.335nm0.38nm0.34-0.36nm硬碳做負(fù)極時(shí),Li插入層間幾乎沒(méi)有膨脹充放電過(guò)程中收縮膨脹程度大幾乎沒(méi)有有一定伸縮硬碳循環(huán)性能好通過(guò)測(cè)開(kāi)路電壓，比較容易知道殘余容量，在電動(dòng)汽車(chē)中很有用途?；钚蕴?2

活性炭的插鋰行為與焦碳比較接近,充放電曲線平臺(tái)性較差。第一次循環(huán)充放電過(guò)程中不可逆容量損失較大,這歸因于其較高的比表面積?；瘜W(xué)氣相沉積炭通過(guò)1000℃左右熱解低分子有機(jī)物,如苯等沉積在基板上形成，與石墨結(jié)構(gòu)接近儲(chǔ)鋰容量：達(dá)320mAh/g雖然化學(xué)氣相沉積炭并不像石墨那樣使得PC完全分解,然而其插鋰行為受電解液組成影響也很顯著

其它碳材料低溫?zé)峤馓?/p>

一般熱處理溫度都在1000℃左右。1994年,在700℃熱解聚對(duì)苯,得到的碳材料具有高達(dá)680mAh/g的可逆插鋰容量。這一含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了石墨的理論容量,因此引起了人們對(duì)低溫?zé)峤馓疾牧系臉O大興趣。隨后人們采用不同的前體,在低于1000℃的溫度下陸續(xù)制備出多種具有高于理論容量的碳材料,這類(lèi)碳材料不僅具有高于石墨理論容量的插鋰能力,而且表現(xiàn)出不同石墨的充放電行為。

碳納米材料

碳納米材料包括碳基納米復(fù)合材料，在炭材料中形成納米孔、洞、納米碳管使得Li能在這些材料中大量貯存。Wilson等用苯、sich及(CH3)2Cl2Si，以化學(xué)氣相沉積法（CVD法）獲得了不同Si含量的碳硅納米復(fù)合材料，其可逆容量約500mA·h/g。Mabuehi等將微珠炭在700℃熱處理后比能量高達(dá)750mA·h/g，其原因就是產(chǎn)生大量納米級(jí)孔。有人曾提出分別以La2O3為載體的鎳基催化劑，甲烷為碳源；以LaFeO3為催化劑，乙炔為碳源；以納米級(jí)鐵或氧化鐵粉為催化劑，乙烯或乙炔為碳源，CVD法制備納米碳管。其中以納米級(jí)鐵為催化劑的容量為640mA·h/g，有較大電壓滯后，循環(huán)穩(wěn)定性較差；以氧化鐵粉為催化劑的容量為282mA·h/g，有電壓滯后，循環(huán)穩(wěn)定性較好。(2)Sn及Sn合金理論上Sn能與Li形成高達(dá)Li22Sn5的合金，因此理論容量高,Sn合金系材料能夠提高電池容量（特別是體積能量密度），延長(zhǎng)循環(huán)壽命。目前的Sn合金系負(fù)極材料因鋰吸收時(shí)發(fā)生大的體積變化而導(dǎo)致材料和電極劣化，使得循環(huán)壽命較短，未達(dá)到實(shí)用水平?？梢?jiàn)抑制鋰吸收體積的變化是很重要的，現(xiàn)在很多研究合金組成的多元化以及納米水平的復(fù)合、微細(xì)組織的控制、薄膜的形成等。Sn-Ag-M系復(fù)合合金用機(jī)械合金法處理原子比Ag/Sn=52/48的復(fù)合粉時(shí)，所得產(chǎn)物初始容量為550mAh/g,300次循環(huán)后仍能維持200mAh/g，可見(jiàn)循環(huán)壽命可以大幅度提高。但該復(fù)合合金經(jīng)過(guò)熱處理提高其結(jié)晶度的話則循環(huán)壽命顯著降低，該情況下所觀察到的熱處理導(dǎo)致Sn相的偏析和粗大化，

可認(rèn)為是鋰吸收時(shí)的體積膨脹所導(dǎo)致的劣化。由此可見(jiàn)，將銀、錫和他們的合金在納米水平復(fù)合的復(fù)合合金作為高容量、長(zhǎng)壽命的負(fù)極材料是有希望的。Ag/M/Sn=36.4/15.6/48(M=Fe、Co、Cu)的三元復(fù)合合金。顯示了相同或超過(guò)Ag/Sn二元系合金的容量和循環(huán)特性。Sn-Co系列復(fù)旦大學(xué)張敬君等采用高能機(jī)械球磨法合成了富Co的Co3Sn2合金，測(cè)試了Co-Sn合金作為鋰離子電池負(fù)極材料的充放電性能．考察了在機(jī)械球磨過(guò)程中加入碳和高溫處理球磨后樣品對(duì)合金組成和電化學(xué)性能的影響．結(jié)果表明，加入碳后所得樣品的主要成分為CoSn2．于400和60O℃處理后主要成分轉(zhuǎn)變?yōu)镃oSn和Co3Sn2．CoSn2，CoSn和Co3Sn2的充放電容量隨著Sn含量的降低依次降低，但循環(huán)性能得到提高．

武漢大學(xué)劉平等在機(jī)械球磨過(guò)程中通過(guò)固相還原反應(yīng)制備了不同原于配比(2：1，4：1，8：1)的Sn-Co合金，結(jié)果表明：具有非晶納米結(jié)構(gòu)的CoSn合金具有較高的初始放電容量(430mAh/g)和良好的循環(huán)性能，l5周后仍能放出360mAh/g的容量，容量保持率為84%．SnFe合金

呂成學(xué)采用共沉淀法制備了錫基復(fù)合氧化物SnFeO2.5，再用氫還原法將SnFeO2.5還原，得到SnFe合金粉。在390℃時(shí)，無(wú)定型的SnFeO2.5完全轉(zhuǎn)化成SnFe合金；SnFe顆粒的平均粒徑約為300nm左右；將其作為鋰離子電池的負(fù)極材料，其首次放電容量為360mAh/g，首次充電容量為340mAh/g，其效率為94.4%；第20周的放電容量是首次放電容量的75％，充電容量是首次充電容量的66%，其充放電效率為83%；SnFe的循環(huán)性?xún)?yōu)于SnFeO2.5。

Sn基合金還有Sn-Sb、Sn-Cu，Sn-Ni、SnCa、Mg2Sn、SnCo、SnMn、SnS、SnZn等。這些材料的循環(huán)性能都遠(yuǎn)優(yōu)于單質(zhì)Sn.(3)金屬氧化物

無(wú)定形復(fù)合錫基氧化物(TCO)理論體積容量：3200mAh/cm3（石墨：837mAh/cm3）理論比容量：837mAh/g（石墨：372mAh/g)Fuji公司報(bào)道的這種材料可以循環(huán)500次

ZnO在插鋰過(guò)程中與SnO表現(xiàn)出相似的化學(xué)性質(zhì)，ZnO/SnO的復(fù)合材料在ZnO含量較少時(shí)，可以通過(guò)球磨活化作用來(lái)彌補(bǔ)循環(huán)壽命的降低，當(dāng)ZnO含量較多時(shí)，循環(huán)性能就變得很差。在插鋰過(guò)程中形成了晶體化LixZn合金，與SnO2相比，ZnO/SnO復(fù)合材料作負(fù)極時(shí)形成的結(jié)晶作用是導(dǎo)致性能變差的主要原因.

低溫下在甲苯中化學(xué)分解(Co2(CO)8)合成Co3O4，Co的氧化物作鋰離子電池負(fù)極在30次循環(huán)后可逆容量還有300mAh/g，Co3O4和CoO都在充放電循環(huán)中顯示出很好的可逆容量，是一種很有前途的鋰離子電池負(fù)極材料。而Co的氧化物的電化學(xué)性質(zhì)是由氧化物的結(jié)晶度、形態(tài)和粒徑大小決定，所以對(duì)Co的氧化物的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化可以提高電化學(xué)性能。(4)Si及Si合金13

Si在嵌入鋰時(shí)會(huì)形成含鋰量很高的合金Li4.4Si，其理論容量為4200mAh/g，是目前研究的各種合金中理論容量最高的.

廈門(mén)大學(xué)閆俊美等應(yīng)用機(jī)械合金退火法合成Mg2Si及MnSi材料，并由機(jī)械球磨法制備系列Mg2Si/C復(fù)合材料．應(yīng)用機(jī)械合金退火法制備Mg2Si和MnSi材料，首次放電容量高，電位平臺(tái)低等優(yōu)點(diǎn)，適合做鋰離子電池負(fù)極材料．Mg2Si與CNTs或CMS經(jīng)球磨復(fù)合后，明顯地改善了硅合金材料的電化學(xué)穩(wěn)定性，其中CMS40復(fù)合材料的可逆容量高達(dá)400mA·h/g．碳材料與合金材料的復(fù)合是使材料走向?qū)嶋H應(yīng)用的一種好方法，而球磨復(fù)合方法效果明顯且操作簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)．

Kim等用氣相沉積法制備了Mg2Si納米合金，其首次嵌鋰容量高達(dá)1370mAh/g，但該電極材料的循環(huán)性能很差，10個(gè)循環(huán)后容量小于200mAh/g.

Wang等用高能球磨法制備了納米NiSi合金，首次放電容量1180mAh/g，20次循環(huán)后容量800mAh/g以上。

Jung等用化學(xué)氣相沉積法制備了無(wú)定型的硅薄膜，最大放電容量達(dá)到了4000mAh/g，但20次循環(huán)后容量急劇下降，如果把放電終止電壓從0V提高到0.2V，可以保持400mAh/g的可逆容量穩(wěn)定循環(huán)400次。(5)Sb17及Sb合金金屬銻薄膜的制備射頻磁控噴射法直流磁控噴射法氣相化學(xué)沉積法

Sb主要的合金形式有InSb、Cu2Sb、MnSb、Ag3Sb、Zn4Sb3、CoSb3、NiSb2、CoFe3Sb12、TiSb2、VSb2等。

Cu2Sb的可逆容量290mAh/g，體積容量1914mAh/L(比重6.6g/mL)，充放電效率≥99.8％，首次不可逆容量損失30％。Cu2Sb優(yōu)良的循環(huán)性能源于脫出的Cu18高度分散在晶界中及Cu的晶粒長(zhǎng)大速度較慢.

CoSb3首次嵌鋰過(guò)程中被分解形成活性組元Sb和非活性組元Co，分解后的Sb起到可逆儲(chǔ)鋰的作用，而Co則起到分散活性物質(zhì)并阻礙Sb在循環(huán)過(guò)程中聚集的作用。研究還發(fā)現(xiàn)，隨著CoSb顆粒尺寸的降低，其可逆容量依次提高，原因在于顆粒尺寸減小以后鋰離子在電極粉末顆粒內(nèi)部的擴(kuò)散路徑變短，降低了充放電過(guò)程中電極表面的局部電荷聚集，使更多的活性物質(zhì)參與電化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。銻合金材料的制備化學(xué)還原法機(jī)械合金法懸熔法水熱合成法19(6)Al及Al合金14

關(guān)于Al基合金材料的報(bào)道較少，主要的合金形式有Al6Mn、Al4Mn、Al2Cu、AlNi、Fe2Al5等,盡管Al能與Li形成含鋰量很高的合金Al4Li9，其理論容量為2235mAh/g，但其合金的嵌鋰活性很低。Chamberlain等研究了AlSb材料，他們認(rèn)為AlSb材料性能不佳的主要原因是其導(dǎo)電率太低，通過(guò)摻入Cu、Zn、Sn等可以提高其導(dǎo)電率，從而改善其電化學(xué)性能。研究發(fā)現(xiàn)，摻入2％Cu的Al0.98Cu0.02Sb材料的導(dǎo)電率要比AlSb高一個(gè)數(shù)量級(jí)，但是他們沒(méi)有報(bào)道摻雜后材料的電化學(xué)性能改善的情況.負(fù)極材料的發(fā)展特點(diǎn)(1)負(fù)極材料的放電容量向高容量方向發(fā)展(2)鋰離子電池成本下降的需要導(dǎo)致負(fù)極材料的期望價(jià)格呈下滑趨勢(shì)(3)鋰離子電池工藝的多樣化要求負(fù)極材料品種的多樣化和個(gè)性化(4)鋰離子電池制備技術(shù)的提高促使負(fù)極材料的應(yīng)用走向復(fù)合化2.4.10鋰離子電池電解液鋰離子電池的電解液為什么不能是水溶液？

由于該類(lèi)電池的開(kāi)路電壓較高，為4.1-4.2V，在此電壓下，水溶液會(huì)被電解(水電解的理論電壓是1.23V），所以不能使用。因此，一般把基礎(chǔ)溶質(zhì)溶解在有機(jī)溶劑作為電解液使用。基礎(chǔ)電解質(zhì)LiPF6LiBF6LiAsF6LiClO4有機(jī)溶劑丙烯碳酸酯乙烯碳酸酯二甲基碳酸酯甲乙基碳酸酯有機(jī)電解液的缺點(diǎn)這些有機(jī)電解液存在自燃、易燃等危險(xiǎn)離子傳導(dǎo)率低電池的使用形態(tài)用于循環(huán)放電用于備用放電電池的使用狀態(tài)充/放電頻繁循環(huán)通常在充電狀態(tài)，極少放電電池的特征循環(huán)放電性能好，體積小，能量密度高耐高溫，長(zhǎng)時(shí)間充電，體積大，壽命長(zhǎng)電池的壽命主要由充放電次數(shù)決定主要由待機(jī)（充電）狀態(tài)的環(huán)境條件決定主要電池鋰離子電池，鎳氫電池，鎳鎘電池，鉛蓄電池鎳鎘電池，鉛蓄電池主要用途便攜式電器，電動(dòng)工具，電動(dòng)汽車(chē)工業(yè)用務(wù)用電池，UPS，緊急燈，導(dǎo)向燈2.4.11鋰離子電池應(yīng)用

鋰離子電池的用戶(hù)主要是筆記本電腦和手機(jī),兩者加起來(lái)超過(guò)80%.替代現(xiàn)在比較普及的備用電源——鉛酸蓄電池具有一定的可能性。但是其常溫壽命為2-3年，與現(xiàn)有的鉛酸蓄電池相比，不到1/5.而且隨著溫度提高，電池容量的降低更加顯著。2.4.12其他材料

電池是一個(gè)復(fù)合系統(tǒng)。在理想的條件下，通過(guò)實(shí)驗(yàn)詳細(xì)的評(píng)價(jià)各個(gè)部件的特性固然重要，但同時(shí)也應(yīng)該認(rèn)真研究各部件組合在一起后所產(chǎn)生的相互作用。否則，在實(shí)際中，當(dāng)各個(gè)部件組合時(shí)，對(duì)它們之間的相互作用沒(méi)有充分認(rèn)識(shí)的話，對(duì)各個(gè)部件的評(píng)價(jià)結(jié)果就不能在電池制造過(guò)程中體現(xiàn)出來(lái)。

電池的正極雖說(shuō)是電極，但也是復(fù)合器件。正極由活性物質(zhì)（氧化劑）、導(dǎo)電附著劑（碳）、粘合劑（用于控制粒子間的粘合以及涂覆時(shí)的液流）和鋁集電極（提供電流給正極活性物質(zhì)）組成。這些構(gòu)成材料以混合狀態(tài)浸于電解液中，稱(chēng)為正極組合材料，此類(lèi)電極則被稱(chēng)為組合電極。

作為電池性能評(píng)價(jià)的一個(gè)關(guān)鍵，單位體積或單位重量的能量與電壓一定時(shí)單位體積或單位重量的電量大小是等價(jià)的，所以電活性物質(zhì)以外的材料要盡量減輕。但是，過(guò)度的減少碳，或者使用鋁線過(guò)細(xì)的話，就會(huì)導(dǎo)致電壓下降而失去電流。當(dāng)然，需