1。2锂电池的分类

锂电池通常分两大类：锂金属电池和锂离子电池[4]。

锂金属电池的能量密度高，理论上能达到3860瓦/公斤[6]。早期的锂金属电池为一次电池，后研究出的二次锂金属电池因为其很不稳定而没有普及。近年来因为电解液和电极材料的发展，已经有了安全的二次锂金属电池，但只有较少的国家生产这种电池。而锂离子电池因为其自身拥有的能够数次循环充放电的特点，在能源发展方面具有很大的优势，许多机构和组织都致力于开发出性能更优异的锂离子动力电池。作为离子电池中的正负极材料是发展和研究的重点，不同的电极材料会使电池的性能有极大地改观，学者们的不断尝试与创新使锂电池领域蓬勃发展。目前我们说得最多的动力电池主要有磷酸铁锂电池、锰酸锂电池、钴酸锂电池以及三元锂电池(三元镍钴锰)[7]。

1。3锂电池的原理

锂离子电池的原理与原电池类似，大多情况下会把MnO2当做电池正极的材料、纯锂箔及锂合金化合物当做电池负极的材料[8]。

放电反应式：Li+MnO2=LiMnO2。

                           图1。1 锂离子电池原理图

锂离子电池原理如图1。1所示，锂离子电池主要由负极(Anode)、正极(Cathode)、隔膜 (Separator)、电解质(Electrolyte)四个部分组成[9]。目前市场上广泛生产和销售的锂离子电池正极材料主要是嵌锂式化合物(钴酸锂、磷酸亚铁锂、锰酸锂等)，负极材料主要是碳材料。隔膜材料一般是多孔聚合物，在正负极之间起到阻隔作用，并能够使电解质离子通过，电解质一般是锂盐的有机溶液。

1。4常见的锂离子电池正极材料

为了使锂离子电池拥有良好的性能，作为锂离子电池的正极材料，通常需要达到下列几点要求：

（1）锂离子含量高且可咀进行可逆的嵌入脱出而不引起材料结构的破坏；

（2）反应电位要高，即电池整体要有高的电动势；

（3）化学稳定性好，不与电解质发生反应；

（4）良好地电子和离子导电率。

常见的有钴酸锂(LiCoO2)、锰酸锂(LiMn2O4)、 磷酸亚铁锂(LiFePO4)等正极材料，目前主流产品多采用磷酸亚铁锂[10]。

1。5常见的锂离子电池负极材料

正是由于不含单质锂的负极材料的出现，才使得锂离子电池具有了更高的使用安全性和更广的使用范围。锂离子电池的负极材料需要满足以下条件[11]： 

（1）循环稳定性能良好；

（2）具有较高的可逆容量；

（3）与电解质的相容性好；

（4）高的离子和电子传输率；

（5）价格较为低廉，几乎没有污染。

1。5。1石墨化碳材料

石墨化碳材料的研究与发展时间较早，早在上世纪五十年代中期就有学者对这种可以存储Li+的材料有了详细且完整的论述。我们所说的石墨化碳材料是一种把Li+嵌入到石墨的片层状结构中的材料。日本的一家机构是最先把这种材料运用在锂离子电池当中的，这种突破在锂离子电池电极材料的研究中的无疑是极具标志性的。在早期，研究者们把锂箔片直接作为电池的负极使用，在测试的过程中就发现这样制得的电池很不稳定，这种极易产生危害的电池试验品显然是不能运用于生活中的，所以石墨化碳材料的应用为锂离子电池的发展带来了无限生机。

石墨具有典型的二维层状结构，层与层之间通过范德力结合，这种特殊结构为其他阴阳离子和分子提供了在层与层之间存储和扩散的空间，形成插层化合物，这些插层化合物的各种电学、热学、磁学上的特殊性质得到很多研究者的关注，锂离子在石墨中的脱嵌机制也得到了充分的研究[12]。