(5)自放电小,锂离子电池自放电率低于10%;
(6)可以快速的进行充放电;
(7)安全性能好,无记忆效应。作为理想的锂离子电池的正极材料一般需要具备如下几点特性:1)较高的氧化还原电位,能够发生尽可能多的锂离子的嵌入嵌出[3];
2)在锂离子的嵌入嵌出的过程中,材料的主体结构不改变或者只发生微小的变化;
3)平稳的充放电电压平台,以便于电池的控制管理;
4)良好的化学稳定性,不与电解液发生反应;
5)较高的锂离子扩散系数和电子的转移速率;
6)材料资源丰富,廉价,环境友好,合成工艺简单;
7)自放电率低。
1.3.2锂电池正极材料的缺点
锂离子电池还存在一些不足之处,有待改善:
(1)电池均一性差。单电池存在性能差异,很难达到一致,因此多个单体串联后会相互影响,导致循环寿命降低,在动力电池中这一缺点尤为突出;
(2)成本高。正极材料和隔膜的价格昂贵,因此锂离子电池的成本明显高于铅酸和镍锡电池,限制了其更大规模的商业化应用;
(3)必须配备保护电路,以防止锂离子电池过充电、过放电以及短路等现象的发生。
这些问题随着正极材料的不断改进和新型隔膜的研制开发,以及锂离子电池生产工艺的不断优化都会逐一解决的。
1.4锂离子电池的结构
锂离子电池主要由以下四部分组成:
(1)正极材料:电势较高、性质稳定的具有层状或尖晶石结构的金属氧化物或聚阴离子型化合物,如LiCoO2,LiMn2O4,LiFePO4等;
(2)负极材料:电势较低、性质稳定的并可大量储锂的层状石墨及金属合金化合物,如石墨、焦炭、中间相炭微球、Li3N,Li4Ti5O12等[4];
(3)隔膜:具有微孔、允许Li+离子通过的聚烯烃类树脂,如聚乙烯((PE)、聚丙烯(PP)等;
(4)电解液:溶有电解质锂盐的有机溶剂,锂盐有LiPF6,LiClO4,LiBF4,LiAsF6等,有机溶剂主要由碳酸二乙烯酯碳酸((DEC)、氯碳酸酯(CIMC)、二甲酯(DMC),碳酸丙烯酯(PC)、碳酸乙烯酯(EC)等中的一种或者几种混合组成。