锂离子电池是现阶段所有二次电池中性能表现最好的，应用范围广大：消费类产品、数码产品、动力产品、以及航空航天方面等。在新能源汽车行业中，锂电池受到特别的青睐。其主要优点有：（1）放电性能好，工作电压高,放电电压平台一般在3。2~4。2V以上，通过特殊的制备工艺放电倍率可以提高30多倍；（2）无记忆效应,循环使用寿命长，在电动汽车动力系统上其使用寿命是普通铅酸蓄电池5倍以上；（3）充放电范围广，一般1h的充电效率可达90%以上。能在比较大的温度范围内正常工作，放电时电流较小，环境友好，是一种安全方便的“绿色电池”[3]；（4）低成本高性价比。(5)比能量高。（6）充放电效率高，循环充放电过程中电池的能量转换效率可达到90%以上[4-6]

不管是单位质量还是单位体积所产生的能量，都是3倍以上于一般铅酸电池，而且其轻巧方便的特点，市场前景十分乐观。

1。2 锂离子电池简介

1。2。1 锂离子电池发展状况

锂的相对密度大约只是水的一半，在自然界金属元素里它是最轻的，此外它电负性也是最低的，其标准电极电位为-3。05V相对于标准氢电极[7-8]。因此想要研制出较高比容量的电池就要选取合适的正极材料，通过和锂的匹配得到比较高的电动势。

研究表明锂离子电池的锂离子来源于正极，正极性能对锂离子电池的整体性能起关键作用，因而为了进一步提高电池容量，探索出更高容量的正极材料是首要目标。理论上具有层状结构和尖晶石结构的材料，都可用做锂离子电池的正极材料,[9]因此，锂离子电池及其相关材料已成为科研人员的研究热点。但由于制备工艺上存在困难，其中正极材料由于其价格偏高、比容量偏低而成为制约锂离子电池大范围使用。目前，在锂离子电池中使用量最多的正极材料有以下几种;层状的钴酸锂(LiCoO2)和镍钴锰酸锂(LiCoxNiyMnzO2)、尖晶石锰酸锂(LiMn2O4)以及不同聚阴离子型的正极材料(LiMPO4)。但是，作为动力电池正极材料，其安全性尤为重要，正极材料的发展主要集中体现在寻求高能量、高功率、环境友好和价格便宜的电极材料[10]。

1。2。2 锂离子电池的结构和工作原理

锂离子电池是一种电能-化学能相互转化的装置，主要由三部分组成;电极材料(包括正极和负极材料)、电解液、隔膜。电池的正负极材料是主要的储能介质，一般由能够可逆的嵌入和脱出锂离子的化合物构成。锂盐的主要载体是电解液，它在电池内部起离子导电作用，锂离子主要集中在电解液中。隔膜位于正极材料与负极材料之间，进行离子传输并阻止电子导电，以防止正负极之间发生短路[11]。锂离子电池结构图如图1-1所示[12]。

当锂电池充电时，Li+会从电池的正极材料中出来进入到锂离子电池的电解液中，通过电池中的隔膜向负极移动，负极有e-，锂离子捕获一个电子再进入到负极的结构中。此时，电池正极因脱出Li+而处于贫锂态，负极因为嵌入Li+而处于富锂态，需要外电路给负极提供电子从而使负极的电荷达到一个相对平衡的状态，因而在电池内部产生电流。电池放电时则过程相反[13]。在锂离子电池的正常的循环充放电过程中，因为锂离子（Li+）可以在正负极材料上进行可逆的嵌入和脱出，所以电极材料会发生氧化还原反应，于此同时它能把电位维持在一个相对稳定的位置。虽然嵌入和脱出Li+导致电池材料层之间的距离发生一定的变化，但是大部分情况下，不会影响正、负极材料的晶体结构 [14]，所以锂离子电池具有良好的循环稳定性和安全性。