电池材料

　　碳负极材料

　　已经实际用于锂离子电池的负极材料基本上都是碳素材料，如人工石墨、天然石墨、中间相碳微球、石油焦、碳纤维、热解树脂碳等。

　　锡基负极材料

　　锡基负极材料可分为锡的氧化物和锡基复合氧化物两种。氧化物是指各种价态金属锡的氧化物。没有商业化产品。

　　氮化物

　　也没有商业化产品。

　　合金类

　　包括锡基合金、硅基合金、锗基合金、铝基合金、锑基合金、基合金和其它合金 ，也没有商业化产品。

　　纳米级

　　纳米碳管、纳米合金材料。

　　纳米氧化物

　　目前根据2009年锂电池新能源行业的市场发展最新动向，诸多公司已经开始使用纳米氧化钛和纳米氧化硅添加在以前传统的石墨，锡氧化物，纳米碳管里面，极大地提高锂电池的充放电量和充放电次数。

　　工作原理

　　锂金属电池：

　　锂金属电池一般是使用二氧化锰为正极材料、金属锂或其合金金属为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。

　　锂电池基本原理

　　锂电池基本原理

　　放电反应：Li MnO2=LiMnO2

　　锂离子电池：

　　锂离子电池一般是使用锂合金金属氧化物为正极材料、石墨为负极材料、使用非水电解质的电池。

　　充电正极上发生的反应为

　　LiCoO2==Li(1-x)CoO2 XLi Xe-(电子)

　　充电负极上发生的反应为

　　6C XLi Xe- = LixC6

　　充电电池总反应：LiCoO2 6C = Li(1-x)CoO2 LixC6

　　正极

　　正极材料：可选的正极材料很多，主流产品多采用锂铁磷酸盐。不同的正极材料对照：

　　LiCoO2

　　3.7 V

　　140 mAh/g

　　Li2Mn2O4

　　4.0 V

　　100 mAh/g

　　LiFePO4

　　3.3 V

　　100 mAh/g

　　Li2FePO4F

　　3.6 V

　　115 mAh/g

　　正极反应：放电时锂离子嵌入，充电时锂离子脱嵌。 充电时：LiFePO4 → Li1-xFePO4 xLi xe-放电时：Li1-xFePO4 xLi xe- → LiFePO4。

　　负极

　　负极材料：多采用石墨。新的研究发现钛酸盐可能是更好的材料。

　　负极反应：放电时锂离子脱嵌，充电时锂离子嵌入。

　　充电时：xLi xe- 6C → LixC6

　　放电时：LixC6 → xLi xe- 6C

　　早期研发

　　锂电池最早期应用在心脏起搏器中。锂电池的自放电率极低，放电电压平缓等优点，使得植入人体的起搏器能够长期运作而不用重新充电。锂电池一般有高于3.0伏的标称电压，更适合作集成电路电源。二氧化锰电池，就广泛用于计算器，数码相机、手表中。

　　为了开发出性能更优异的品种，人们对各种材料进行了研究，从而制造出前所未有的产品。

　　1992年Sony成功开发锂离子电池。它的实用化，使人们的移动电话、笔记本、计算器等携带型电子设备的重量和体积大大减小。