(1) 正极反应：LiCoO2 ⇄ Li1-XCoO2 + X Li+ + X e-

(2) 负极反应：C + X Li+ + X e- ⇄ LiXC6

(3) 电池反应：LiCoO2 + 6C ⇄ Li1-XCoO2 + LiXC6

图1。1 锂电池工作原理

1。1。2 锂离子电池的组成

锂离子电池的主要组成部分为正极、负极、电解液、隔膜。为了使锂离子电池的性能达到理想标准，即具有较高的比容量、安全稳定的充放电可逆过程、较强的循环使用力、寿命长等优势，正极材料，负极材料和电解液的选择便成为提高锂离子电池性能关键。

一般将嵌入的化合物作为锂离子的正极材料，因此所选的正极材料在性能上应满足一定要求：（1）良好的化学稳定性。正极材料在充放电的化学反应中应不与电解质溶液发生化学反应；（2）高度的可逆性。在Li+的嵌入和脱去的过程中，正极材料的结构变化应较小；（3）比容量大；（4）导电性能优越；（5）绿色环保，成本低。

锂离子电池中，正极的主要作用提供嵌入和脱出所需要的Li+，因此，锂离子电池的正极材料多选用含有锂的过渡金属氧化物。如具有层状结构的LiMO2（M=Co，Ni，Mn，Fe），橄榄石结构的LiFeO4，尖晶石结构的LiMn2O4以及LiCoxNiO2等新型电极材料。虽然层状结构的LiMnO2和尖晶石结构的LiMn2O4具有成本低、材料易得、安全性好等优势， 但是其比容量较低，耐高温性也较差[7]。钒氧化物为层状化合物，具有较高的理论比容量，但是其电压太低的缺点限制了它的使用范围，使它只适合于某些应用[8]。此外，磷酸盐化合物的广泛研究，满足了很多要求高能量密度的应用。其中，LiFePO4在高倍率条件下具有较高的循环稳定性和安全性，并且能抑制过充，因此可以满足很多应用中的高效正极材料的要求[9]。

对于锂离子电池的负极而言，应该满足以下要求：（1）比容量大；（2）导电性能优越；（3）化学稳定性与热稳定性高，能够确保在充放电的化学反应中体积变化小；（4）具有较低的化学电位；（5）成本低廉，原料易获得。然而能够满足以上要求的负极材料并不多。以碳负极材料为例，它具有储锂性能高、充放电过程中体积变化小、成本低廉的优势，但是研究发现这种材料在首次充放电时，其不可逆容量较高，并且会出现电压滞后的现象，严重影响了该种材料作为锂离子电池负极的性能。来自~优尔、论文|网www.youerw.com +QQ752018766-

作为锂电池中锂离子传输媒介的电解液，它的选择直接影响着锂电池的性能。因此，它应该满足如下要求：（1）导电率高，有助于减少锂电池的内阻；（2）化学稳定性与热稳定性高。在化学反应的过程中，不与正负极材料发生化学反应；（3）熔点低、沸点高。可以确保锂电池能够在较大的温度区间内工作；（4）电压窗口具有较大的范围，理论上应在4 V以上；（5）绿色环保、无毒、易回收利用。目前常作为电解质盐的主要以LiBF4、LiPF6、LiAsF6、LiCF3SO3、LiAsF6为主。其中，LiAsF6有较高的电导率，但是有剧毒，并且成本高。LiBF4虽然具有低温性能好的优点，但是价格高昂，并且溶解力很差。LiPF6是一种环境友好型材料，并且拥有较高的电导率和电化学稳定性，它可在工作电压为0~4。5 V的范围内工作，但是LiPF6在有水的环境中易分解为氢氟酸，并且热稳定性能差。

1。2 金属有机框架材料的简介

金属有机框架（metal-organic frameworks, MOFs）是由有机配体和无机金属离子或金属簇位点自组装形成的无限延伸的具有周期性的有机-无机骨架的多孔材料。金属有机框架化合物具有极高的孔隙度和比表面积，再加上结构和功能的可调节性，使之在气体吸附和存储、药物缓释、催化和荧光等领域具有广泛的应用[10]。