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4.4. 容量测试 - 19 -
4.5. 阻抗测试 - 20 -
4.6. 循环测试 - 20 -
4.7. CV - 21 -
表4.1氧化还原峰数据 - 21 -
图4.7 4种材料的cv曲线 - 22 -
总结 - 23 -
致谢 - 24 -
参考文献 - 25 -
1. 绪论
1.1. 研究背景
能源是一切生产的基础，近几十年来随着科技的进步，生产力得到了空前的发展，对能源的需求日益升高，传统的石油煤炭等化石燃料已无法实现可持续发展，人类对新能源的追求促进了越来越多的清洁高效且可持续发展的新能源的开发，使得能源的存储与转化变得越来越重要。作为能源的存储与转化最重要的一种方式——化学电源在人们的日常生活和生产中得到了越来越已广泛的应用。安全可靠、对环境友好且廉价的高比能量电池成为移动电源产业发展的关键内容。
锂离子电池最早是1976年由Exxon公司的Whittingham提出来的，所谓锂离子电池是指电池内部己经没有单质锂的存在，锂的来源由锂离子的化合物提供。Whittingham发现在室温下，层状的TiS2可以与金属锂产生电化学反应，并且首次把能量存锂和插入反应有机结合在一起。Li/TiS2电池的工作电压约为二伏特，具有优秀的倍率性能，1000个循环内，容量衰减仅为每次千分之五。上世纪末，日本 Nagoura 等人开发出了钴酸锂作正极、石油焦作负极的锂离子二次电池。自20世纪90年代以来锂离子电池得到了空前的瞩目，目前已在小型二次锂离子在实际应用中拥有了很大的市场[1]。
目前商品化锂离子电池一般为碳负极，随着人们对电子设备的需求数量和需求技术含量的提高使电池的容量及使用寿命受到了严重的考验。新时代的电池在安全、稳定的同时要不断提高比容量，倍率性能和使用寿命以及绿色无污染,。传统的石墨负极材料不断改性的同时，也不能局限于石墨本身固有的缺陷。在这个环境下新兴的其他材料负极也如雨后春笋般焕发出勃勃生机。
1.2. 锂离子电池简介
锂离子电池由四个部分组成：正极、电解质、隔离膜和负极。锂离子沉积于正极，一般是含锂的过渡金属氧化物。（如LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4、LiFePO4）。
锂离子电池的工作原理是：电池内部锂离子在两电极间的不断摆动带动连接电池的外部器件的电子迁移。锂离子电池主要由正极、负极、隔膜和电解液构成。在充电和放电过程中,锂离子在正负两个不同电极间不断的发生嵌入和脱嵌:充电池时,Li+从正极迅速脱嵌,在电解质中扩散到达负极并在负极嵌入。之后锂离子电池的负极呈富锂离状态;放电时的过程与充电时正好相反。锂离子电池的正极材料必须是能够自由脱嵌-嵌入锂离子的空隙材料,如果有外界电场,锂离子可以在电场的作用下从正极材料中自由的脱出和嵌入。一般来讲,正极材料可写作LixMC6,M所指是过渡金属离子,负极材料一般是层状的化合物LixC6。电解质为溶解有锂盐的有机溶液。在锂离子电池充电和放电两个阶段中Li+在正负极之间可逆地循环嵌入和脱嵌。如图1.1。
图1.1 锂离子电池工作原理
表1.2 各种不同电池间的比较
如表1.2所示[1,3]，相比传统的铅酸蓄电池，镍镉电池，镍氢电池等二次电池，锂离子电池具有以下特点：
(1)能量密度高：目前投入生产的锂离子电池的容量已经达到很高水平，高达300W•h/cm3和125W•h/kg的体积容量和质量容量，实验室电池更达到了350W•h/cm3的体积容量，而且还在持续提升；
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