二次锂离子电池技术研究

1引言
随着科技的发展和生产的需要，市场对于新化学电源的要求日益提高，其中，锂离子电池成为近年来发展最快的化学电源。由于锂的活泼性和比重小，它是作为电化学元件中阴极的理想材料，由锂金属阴极和无水电解质溶液组成的电池出现于20世纪60年代早期，并成功问世。与通常的由含水电解质溶液组成的电池比较，它们突出的优点是：电压高；高能量密度（容积的和重量的候选能量密度都高）；放电速度慢；操作温度范围广；污染小等。因此，作为高能量密度电池，由锂金属作为阴极的二次电池吸引了人们越来越多的注意，同时人们付出了大量努力来研发二次锂电池，并取得了很大进展。然而，可再充电的锂电池在发展过程中也遇到了许多实际问题：循环性能差；充电时间长；安全性差等。经过认真探索，所有这些问题都是由于再循环过程中形成的锂树枝晶状结构引起的。树枝晶状结构能够渗透入隔板，并引起阴、阳极短路，从而带来了一系列问题包括循环性能差及安全性不理想。为了克服金属锂阴极的弱点，经过调查研究把锂的复合材料作为阴极材料，包括铝、木制合金以及含碳材料是比较理想的选择。其中非常典型的Li-C合金Li-GIC就是一种很好的阴极材料，它继承了锂金属的优点并且不会形成锂树枝晶状结构，通过锂和碳直接化学反应能合成Li-C合金，但是不能成批生产，在实际中通常是用纯碳代替合金用于阴极，含锂化合物如LiCoO2应用于阳极，在对质子惰性的电解质溶液中电池放电过程中Li+能从LiCoO2释放出来，与碳阴极结合形成Li-C合金，放电过程中，Li+能从合金中释放出来重新结合成LiCoO2。经过了对于阴极、阳极、电解质、隔板等进行的各种各样的调查研究，简短回顾如下。
2电池反应
以石墨和LiCoO2作为电极材料的二次锂离子电池的阴、阳极反应如下：
LiαC→Liα-αxC+αxLi++e
石墨具有层状结构，在含有锂盐的对质子惰性……