1.2 锂离子电池

1.2.1 锂离子电池的组成

锂离子电池也可以称之为二次电池（充电电池），与其它电池相比具有相对较高的比 容量。锂离子电池由三部分组成，分别是：阳极（一般都是石墨，由于石墨的高表面积， 高导电性和强大的机械完整性，石墨被认为是锂离子电池中的替代阳极材料）、阴极（一 般为锂金属氧化物）、电解质（一般为锂盐溶解在有机溶剂中形成的混合溶液）。文献综述

1.2.2 锂离子电池工作原理

自由电荷的定向移动产生电流。电池充电过程，正极上有大量的锂离子生成，为维持 正负电极间电荷平衡，锂离子脱离正极，经过电解质运动至负极。因为负极的碳棒它有很 多细小的微孔，吸附性能好，迁移到达负极的锂离子就会被吸附到微孔中，被吸附的锂离 子越多，说明电池容量越高，储能越大。电池放电时（即电池被使用）与充电时运动方向 相反，被吸附在碳层中的锂离子脱离负极运动回到正极。因为金属锂不存在于电池中，所 以与使用金属作锂为阳极的可再充电锂电池相比，锂离子电池的化学反应少且更安全，使 用寿命更长。

图 1.1 锂离子电池工作原理图

充电时：LiFePO4→ Li1-xFePO4 + xLi+ + xe-

放电时：Li1-xFePO4+xLi + + xe- →LiFePO4

充电时：xLi + xe- + 6C →LixC6

放电时：LixC6  → xLi + xe- + 6C

锂离子电池充放电反应式为：

1.3 锂离子电池电解质

锂离子电池作为当今最受欢迎而且最具开发潜力的可充电电池之一。自从 1970 年以 来，科研人员一直致力于研究可再充电的非水锂离子电池，特别是各种可作为电极和电解 质活性材料的电化学性能研究。

1.3.1 锂离子电池电解质分类

 锂离子电池电解质分类

目前锂离子二次电池电解质主要采用液态有机电解液，但还是存在漏液，腐蚀电极， 膨胀，破裂甚至发生氧化燃烧等安全性问题[6]。相比较而言，聚合物电解质呈胶体，不会 流动，可塑性更好，不存在泄漏电解液的问题，更加安全；但是仍存在分解电压低、电导 率低、易析晶等缺点[7]。而固体电解质除了不存在漏液、易燃等安全隐患之外，它本身具 备的以下特点也决定了它良好的应用前景：

① 易于改造、加工成型，便于装配携带，可应用领域广。来.自/优尔论|文-网www.youerw.com/

② 温度在-70~500℃范围内都可正常使用，工作运行电压高，能量密度高[8]。

③ 电导率数量级达到 10-3（S·cm-1）、电导活化能小于 0.5 eV，循环性能良好[9]。 其中，无机固体电解质具备较高的离子迁移特性和较高的机械强度，可以防止枝晶生

长，而不会造成的内短路等问题。目前，锂离子无机固体电解质制备方法主要包括溶胶- 凝胶法、高温固相合成法、喷雾冷冻（干燥）法、微波加热合成法、溶液共沉淀法、超声

喷雾热解法、水热合成法。下面主要介绍无机固体电解质种类，以及国内外已有的研究和 应用。