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3.2 扫描电镜表征 17
3.3电化学性能分析 19
3.3.1五种样品的循环伏安曲线分析 19
3.3.2五种样品在同一扫描速率下的循环伏安曲线的比较 22
4 实验结论与展望 27
4.1实验结论 27
4.2 展望 27
致谢 28
参考文献 29
1 绪论
随着传统能源供应的日益短缺及其引发环境问题的愈发加剧，探索清洁可再生的新能源将是如今和未来世界经济和人类发展中最具决定性的技术领域之一。因此,发展新能源及新能源材料是21世纪内必须面临和解决的重大课题之一。各种高能电池和燃料电池因其清洁环保，在未来的人类社会中将发挥它应有的作用[1]。近年来，人们将发展的目光投向具有潜力的电子信息行业，移动设备如手机、平板电脑和可穿戴的电子设备等已成为日常生活中极其普遍的必需品。与此同时，电池的使用性能也逐步被人们重视，不断向更高的地方迈进，不仅要求电池能量高、寿命长、功率大，电池的体积减少、质量变轻以及对环境无污染等方面也逐渐被重视。然而，传统的电池比如镍氢电池、铅酸电池在能量密度、使用次数和环境保护方面开始落后，不能满足要求，因而开始被淘汰。与之对比下的锂电池拥有广阔的发展空间和高的产品性能，它的潜力开始被人挖掘，并制造成理想能源，称为研究的焦点。
1.1锂离子电池的发展现状
1.1.1锂离子电池组成及工作原理
锂离子电池是指以锂离子嵌入化合物为正、负极材料的电池的总称。锂离子电池由正极材料、负极材料、电解质和隔膜等部分组成。其中正极材料一般为钴酸锂(LiCoO2)、三元材料(LiNi1-x-yCoxMnyO2)、磷酸铁锂(LiFePO4)等材料，导电集流体使用厚度为 10~20 μm 的电解铝箔。负极材料一般为石墨、中相碳微球等石墨类负极材料，导电集流体使用厚度为 7~15 μm 的电解铜箔。电解液为溶解有锂盐(如 LiClO4、LiAsF6、LiPF6等)的有机溶剂，溶剂主要有碳酸二甲酯(DMC)、碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)等两种或两种以上溶剂混合组成。隔膜是一种特殊的复合膜，允许离子通过，但电子却被绝缘在外，通常采用聚乙烯(PE)和微孔聚丙烯(PP)或二者的复合膜(PE-PP-PE)。
锂离子二次电池是一种锂离子浓差电池，充电时，锂离子从正极脱出，经过电解质嵌入到负极之中，同时为了保持电荷平衡，电子会从外电路流入负极，放电时则相反。锂离子在正常充放电情况下从层状结构的氧化物和层状结构的碳材料的层间嵌入和脱出，一般不破坏材料的晶体结构，而只是引起材料层面间距的微小变化。因此，锂离子电池具有很好的可逆性。锂离子电池充放电过程的正负极反应及电池反应表达式如下：
正极反应： (1.1)
负极反应： (1.2)
电池反应： (1.3)
式中 M 为 Co、Ni、Mn 等金属元素，正极材料如 LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4等；C 为负极材料，如石墨、中间相碳微球等。
1.1.2锂离子电池的特点
与常用的铅酸蓄电池、氢镍电池，镉镍电池等二次电池相比，锂与适当的正极材料匹配构成的锂离子电池具有以下优势:
(1) 容量大、工作电压较高。容量为相同规格镉镍蓄电池的两倍[2-5]；
(2) 电荷保持能力强，允许工作温度范围宽。在(20±5)℃下，以开路形式贮存30天后，电池在常温下的放电容量大于额定容量的85%[2-5]；