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锂离子电池读书笔记 锂离子电池是锂电池发展而来。所以在介绍锂离子电池之前，先介绍锂电池。举例来讲，以前照相机里用的扣式电池就属于锂电池。锂电池的正极材料是二氧化锰或亚硫酰氯，负极是锂。电池组装完后电池即有电压，不需充电。这种电池也可以充电，但循环性能不好，在充放电过程中容易形成锂结晶，造成电池内部短路，所以一般情况下这种电池是禁止充电的。 锂电池发展过程 锂在已知金属中原子量最小，标准电极电位最负，与适当的正极材料匹配可构成高能电池。20世纪60年代开始锂电池的研究受到重视。 70年代Li/MnO2和Li/CFx等锂原电池实现了商品化，与传统的原电池相比，具有明显的优点，成为新一代高能电池。 锂二次电池的研究始于20世纪60、70年代，当时主要集中在以金属锂及其合金为负极的锂二次电池体系，正极采用的是过渡金属硫化物和过渡金属氧化物。如：Exxon公司的Li/TiS2体系，但这些电池最终亦未能实现商品化，主要原因：充电时，由于锂的不均匀沉积，电极表面易形成锂枝晶，穿过隔膜使正极与负极短路，以及金属锂较活泼，容易与电解液发生反应，由此导致的电池性能衰减和安全性问题难于解决。 80年代，人们开始探索用可储锂的载体材料替代金属锂作为负极，研究了过渡金属氧化物和碳类材料；同时，开发了LiCoO2等含锂正极材料。 经过近二十年的探索，在20世纪80年代末、90年代初诞生了以石墨化碳材料为负极，锂与过渡金属的复合氧化物为正极的锂二次电池－－锂离子电池，开创了锂二次电池实用化的新时代。 锂二次电池发展过程 1970s： 负极：金属锂、锂合金 正极：过渡金属硫化物(TiS2、MoS2) 、过渡金属氧化物(V2O5、V6O13)、液体正极(SO2) 电解液：液体有机电解质、固体无机电解质(Li3N) 体系：Li/LE/TiS2 、Li/SO2 1980s： 负极：Li的嵌入物(LiWO2) 、Li的碳化物(LiC12)(焦炭) 正极：聚合物正极、FeS2、硒化物(NbSe3)、LiCoO2、LiNiO2 、锰的氧化物 电解液：聚合物电解质、增塑的聚合物电解质 体系：Li/聚合物二次电池、Li/LE/MoS2 Li/LE/NbSe3 、Li/LE/LiCoO2、Li/PE/V2O5,V6O13、Li/LE/MnO2 1994s:负极：无定形碳 1995s:电解质： PVDF凝胶电解质 1998s: 负极：新型合金 ；电解质：全固态聚合物电解质；体系：全固态锂二次电池 锂离子电池特点 （一）与其他电池比较 与镍镉、镍氢电池相比，锂离子电池的主要特点如下： 镍镉电池镍氢电池铅酸电池锂离子电池聚合物锂离子电池重量能量密度（Wh/Kg）45-8060-12030-50110-160100-130循环寿命 (至初始容量80%)1500300-500200-300500-2000300-500单体额定电压（V）1.251.2523.63.6过充承受能力中等低高非常低低月自放电率（室温）20%30%5%10%~10% 由此可见，锂离子电池具有输出电压高、能量密度高自放电率小、快速充放电、充电效率高、安全、循环性好等优点，无环境污染，是绿色电池。 （二）几种类型锂离子电池的性能比较 从目前使用的锂离子电池主流技术来看，主要有钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂和聚合物几种类型，它们的不同材料和结构特点使得电池的性能也有不同。 　　一、钴酸锂电池：在制备上的最大特点是，在充满电后，仍有大量的锂离子留在正极。也就是说，负极上容纳不了更多的附着在正极上的锂离子，但在过充状态下，正极上多余的锂离子仍会向负极游动，因不能完全容纳便会在负极上形成金属锂，由于这种金属锂是树枝状的晶体，因而被称为枝晶，枝晶一旦形成，就会给刺穿隔膜提供机会。隔膜刺穿将形成内部短路。由于电解液的主要成分是碳酸脂，闪电和沸点较低，这样，在温度较高的情况下就会燃烧甚至爆炸。控制锂枝晶的形成在小容量锂电池上比较容易，因此，钴酸锂电池目前仅限于便携式电子设备等小容量电池，而不能用于动力电池。 二、锰酸锂电池：锰酸锂电池的材料具有一定的优点，它可以保证在满电状态下，正极的锂离子可以完全嵌入到负极炭孔中，而不是象钴酸锂那样会在正极有一定残留，这就从根本上避免了枝晶的产生。这是从理论上来认识。实际上，锰酸锂电池如果遭遇强大外力作用或者制备过程中偷工减料都有可能造成电池在充放电循环过程中瞬间形成锂离子快速移动。在负极来不及完全接收锂离子的情况下形成枝晶。避免这一后果要从电池出厂时的测试来保证。总之，检测合格的锰酸锂电池一般不会发生安全事故。因为，锰酸锂稳固的结构使其氧化性能远远低于钴酸锂，即使外部短路(而非内部短路)，也基本能避免析出金属