锂离子电池具有以下特点：高电压、高容量、低消耗、无记忆效应、无公害、体积小、内阻小、自放电少、循环次数多。因其上述特点，锂离子电池已应用到移动电话、笔记本电脑、摄像机、数码相机等众多民用及军事领域。 锂离子电池的主要构成材料包括电解液、隔离材料、正负极材料等。
正极材料占有较大比例，正负极材料的质量比为3:1，因为正极材料的性能直接影响着锂离子电池的性能，其成本也直接决定电池成本高低。
锂离子电池负极材料和正极材料有什么区别吗
锂离子电池正极材料和负极材料的重要差别是电位的不同。正极材料的电位较高，负极材料的电位较低，这样才能形成较大的电位差，是电池构成的重要前提。负极重要是用的石墨，是C的一种，正极使用的过度金属的氧化物，如钴酸锂或者是锰酸锂，磷酸铁锂等。
锂离子电池对正极材料的基本要求：
1、材料自身电位高，这样才能与负极材料之间形成较大的电位差，带来高能量密度的电芯设计。
2、材料比表面积大，有大量的嵌锂位置，而且锂离子的嵌入通道相对较短，则嵌入和脱嵌更容易。
3、材料的扩散系数大，较强的嵌入和脱嵌的能力，这样锂离子才能在材料内部迅速移动，这是影响电芯内阻的因素，也是影响功率特性的因素。
锂离子电池对负极材料的基本要求：
1.允许较多的锂离子可逆脱嵌，比容量较高。
2.在充放电过程中结构相对稳定，具有较长的循环寿命。
3.能够与电解液形成稳定的固体电解质膜，保证较高的库仑效率。
磷酸铁锂正极材料的优缺点
新颖性及特点
磷酸铁锂是一种新型锂离子电池电极材料。目前全球已经有很多厂家开始了工业化生产，国外美国Valence（威能）公司和A123（高博），国内天津斯特兰，北大先行等。其特点是放电容量大，价格低廉，无毒性，不造成环境污染。世界各国正竞相实现产业化生产。
但是其振实密度低，影响电容量。
目前主要的生产方法为活法，产品指标不稳定。
锂离子电池的性能主要取决于正负极材料，磷酸铁锂作为锂电池正极材料是近几年才出现的事，国内开发出大容量磷酸铁锂电池是2005年7月。其安全性能与循环寿命是其它材料所无法相比的，这些也正是动力电池最重要的技术指标。1C充放循环寿命达2000次。单节电池过充电压30V不燃烧，穿刺不爆炸。磷酸铁锂正极材料做出大容量锂离子电池更易串联使用。以满足电动车频繁充放电的需要。具有无毒、无污染、安全性能好、原材料来源广泛、价格便宜，寿命长等优点，是新一代锂离子电池的理想正极材料。
不适宜大电流的充放电，在应用方面受阻。解决方法：在电极表面包覆导电材料、掺杂进行电极改性。)
自1996年日本的NTT首次揭露AyMPO4(A为碱金属，M为CoFe两者之组合:LiFeCOPO4)的橄榄石结构的锂电池正极材料之后, 1997年美国德克萨斯州立大学John. B. Goodenough等研究群，也接着报导了LiFePO4的可逆性地迁入脱出锂的特性，美国与日本不约而同地发表橄榄石结构(LiMPO4), 使得该材料受到了极大的重视，并引起广泛的研究和迅速的发展。与传统的锂离子二次电池正极材料，尖晶石结构的LiMn2O4和层状结构的LiCoO2相比，LiMPO4 的原物料来源更广泛、价格更低廉且无环境污染。
锂离子电池正极材料主要有哪些？
主要包括：锂钴氧化物、锂镍氧化物、锂锰氧化物和聚阴离子正极材料系列。
1. 锂钴氧化物
锂钴氧化物是现阶段商品化锂离子电池中应用最成功、最广泛的正极材料。其在可逆性、放电容量、充放电效率和电压稳定方面是比较好的。
LiCoO2属于α-NaFeO2型结构，它具有二维层状结构，适合锂离子的脱嵌，其理论容量为274mAh/g，但在实际应用中，由于结构稳定性的限制，最多只能把晶格中的一半Li+脱出，因此实际比容量约为140mAh/g 左右，其平均工作电压高达3.7V[60]。因其容易制备，具有电化学性能高，循环性能好、性能稳定和充放电性能优良等优点，成为最早大规模商业化应用于锂离子电池的正极材料，目前商品化锂离子电池70%以上仍然采用钴酸锂作为其正极材料。
LiCoO2一般采用高温固相法制备，该种方法工艺简单、容易操作、适宜于工业化生产，但是也存在着以下缺点：反应物难以混合均匀，需要较高的反应温度和较长的反应时间，能耗大，产物颗粒较大，形貌不规则，均匀性差，并且难以控制，从而导致电化学性能重现性差。为了克服固相反应的缺点，溶胶-凝胶法[61,62]、水热法[63]、共沉淀法[64]、模板法[65]等方法被用来制备LiCoO2，这些方法的优点是可以使Li+和Co2+之间充分接触，基本达到原子水平的混合，容易控制产物的粒径和组成。但是这类制备方法工序比较繁琐，工艺流程复杂，成本高，不适用于工业化生产。
2. 锂镍氧化物
镍酸锂（LiNiO2）为立方岩盐结构，与LiCoO2相同，但其价格比LiCoO2低。LiNiO2理论容量为276mAh/g，实际比容量为140~180mAh/g，工作电压范围为2.5V~4.2V[66]，无过充或过放电的限制，具有高温稳定性好，自放电率低，无污染，是继LiCoO2之后研究得较多的层状化合物。但LiNiO2作为锂离子电池正极材料存在以下问题亟待研究解决。
首先，LiNiO2制备困难，要求在富氧气氛下合成，工艺条件控制要求较高且易生成非计量化合物。LiNiO2合成技术的关键是将低价的镍完全转变为高价镍，高温虽然可以实现LiNiO2的高效合成，但由于温度超过600℃时合成过程中的Ni2O3易分解成NiO2，不利于LiNiO2的形成，所以必须选用苛刻的低温合成方法。此外，在制备三方晶系的LiNiO2过程中，容易生成立方晶系的LiNiO2，由于立方晶系的LiNiO2在非水电解质溶液中无活性，因此，工艺条件控制不当，极易导致LiNiO2材料的电化学性能不稳定或下降[67,68]。
其次，LiNiO2与LixCoO2一样，在充放电过程中，也会发生从三方晶系到单斜晶系的转变，导致容量衰减[69]，与此同时，相变过程中排放的O2可能与电解液反应，此外，LiNiO2在高脱锂状态下的热稳定性也较差[70,71]，，易于引发安全性问题。可喜的是，通过掺入少量Cu、Mg、Al、Ti、Co等金属元素[72,73]，可使LiNiO2获得较高的放电平台和电化学循环稳定性。
3. 锂锰氧化物
我国锰资源储量丰富，而且锰无毒，污染小，因此层状结构的LiMnO2和尖晶石型的LiMn2O4都成为了正极材料研究的热点。
锂锰氧化物主要有层状LiMnO2和尖晶石型LiMn2O4两类。LiMnO2属于正交晶系，岩盐结构，氧原子分布为扭变四方密堆结构，其空间点群为Pmnm，理论比容量达到286mAh/g，充放电范围为2.5~4.3V，是一种较有开发前景的正极材料。缺点是其在循环过程中，晶型易转变为尖晶石型结构，使其比容量下降。目前提高其电化学性能的手段有掺杂和合成复合材料等[74]。LiMn2O4为尖石型结构，立方晶系，Fd3m点群，其Mn2O4框架是一个四面体与八面体共面的三维结构，Li从Mn2O4框架中进行嵌入/脱嵌，在Li+嵌/脱过程中晶体各向同性地膨胀/收缩，晶体结构体积变化极小。尖石型结构LiMn2O4可以产生4.0 V的高电压平台，理论容量为148mAh/g，与LiCoO2容量接近。尖石型结构LiMn2O4不但可以进行锂的完全脱嵌，还可通过改变掺杂离子的种类和数量及掺杂阴(阳)离子来改变电压、容量和循环性能。尖晶石型LiMn2O4作为锂离子电池正极材料，循环过程中容量会发生缓慢衰减，影响其应用。容量缓慢衰减主要有以下三方面原因[75,76]：(1) 锰在电解液中发生溶解；(2) Jahn-Teller效应致使结构破坏；(3) 因为Mn4+的氧化性，高度脱锂后的尖晶石结构不稳定。目前通常采用掺杂或包覆等方法对其电化学性能进行改善[77]。
4. 锰镍钴复合氧化物
层状锰镍钴复合氧化物正极材料综合了LiCoO2、LiNiO2、LiMnO2 三种层状材料的优点，其综合性能优于以上任一单一组分正极材料，存在明显的三元协同效应：通过引入Co，能够减少阳离子混合占位情况，有效稳定材料的层状结构；通过引入Ni，可提高材料的容量；通过引入Mn，不仅可以降低材料成本，而且还可以提高材料的安全性。而LiMnxNiyCo1-x-yO2材料充放电平台略高于LiCoO2，适合现有各类锂离子电池应用产品，有望取代现有各类其他正极材料。
5. 锂钒氧化物
钒为多价态金属，与锂可形成多种氧化物，主要包括层状的LiVO2、LixV2O4、Li1+xV3O8和尖晶石型LiV2O4、反尖晶石型LiVMO4(M=Ni, Co)。
1957年Wadsley提出用层状Li1+xV3O8作为锂离子电池正极材料[78]。层状Li1+xV3O8的结构由八面体和三角双锥组成，锂离子位于八面体位置，与层之间用离子键固定，过量的锂占据层间四面体位置。这种结构使其循环性能非常稳定，缺点是材料的电导率低，氧化性强，改进的方法有在层状结构中嵌入无机分子[79]、材料采用超声波处理[80]等。层状Li1+xV3O8的合成方法主要有高温固相法和液相反应法。层状Li1+xV3O8具有比容量高、循环性能好的优点，因此成为一种很有潜力的锂离子电池正极材料。但Li1+xV3O8电压平台较低，在2～3.7V之间存在多个平台，而且其导电率低，氧化能力强，易导致有机电解液分解。
6. 锂铁氧化物
随着锂二次电池的出现，人们对可脱嵌锂离子的层状LiFeO2就进行了许多深入的研究[81, 82]。但由于Fe4+/Fe3+电对的Fermi能级与Li+/Li的相隔太远，而Fe3+/Fe2+电对又与Li+/Li的相隔太近，因此层状LiFeO2一直未能得到应用。1997年Padhi [83]等首次报道具有橄榄石型结构的LiFePO4能可逆地嵌入和脱嵌锂离子。PO43-不但把Fe3+/Fe2+电对能级降低到能应用的级别，而且通过强的Fe-O-P的诱导效应稳定了Fe3+/ Fe2+的反键态，使Fe具有较强的离子性，从而产生了3.4伏左右的高电位。但因其导电性差，不适宜大电流充放电，无法实际应用，所以当时未受到重视。近几年来，随着对LiFePO4导电机理的认识不断提高，各种改善其导电性能的方法不断出现，使LiFePO4的实际应用成为了可能。Thackeray[84]认为LiFePO4的发现，标志着“锂离子电池一个新时代的到来”。
磷酸铁锂电池：正极原材料有哪几部分组成？负极原材料有哪几部分组成？
正极材料：磷酸铁锂，PVDF，导电炭黑，NMP（溶剂）。负极材料：一般石墨，PVDF，导电炭黑，NMP（溶剂）。当然粘结剂也有用水系的。磷酸铁锂电池，是一种使用磷酸铁锂（LiFePO4）作为正极材料，碳作为负极材料的锂离子电池，单体额定电压为3.2V，充电截止电压为3.6V~3.65V。
特点
在LiFePO4的晶体结构中，氧原子呈六方紧密堆积排列。PO43-四面体和FeO6八面体构成晶体的空间骨架，Li和Fe占据八面体空隙，而P占据四面体空隙，其中Fe占据八面体的共角位置，Li占据八面体的共边位置。
FeO6八面体在晶体的bc面上相互连接，b轴方向上的LiO6八面体结构相互连接成链状结构。1个FeO6八面体与2个LiO6八面体和1个PO43-四面体共棱。
将电压提高到4.4V,锂离子电池用正极材料，钴酸锂和三元材料各有什么优缺点
钴酸锂这种材料，在锂脱出超过一半后很容易出现结构的坍塌，其理论比容量为275 4.2V下 一般在140-145之间 之前有人做过钴酸锂在4.35V下 容量大约在155-160mAh/g 之间 从这些数值中 可以看出 钴酸锂在高电压下虽然容量升高 但是同时也超过了其结构稳定性所需要的锂脱出量 所以从这种材料本身来说是不适合高电压的 目前的高电压钴酸锂都是改性钴酸锂 成本都是很高的 而且就算改性钴酸锂也很难再4.4V下保证长期循环的稳定性 不过为了针对您的问题 也顺便说一下钴酸锂在高电压下的优点 由于钴酸锂发展时间最长 所以与电解液的匹配是最成熟的 高温下的产气也是最好控制的
三元材料与钴酸锂则正相反 全电池中4.5V下的结构都是非常稳定的 而且电压越高 其锂离子脱嵌效率越高 也就是首次效率越高 在4.35V 克容量大约为160-165 mAh/g 4.5V下 可以达到甚至超过200mAh/g 而且是不需要改性的 （当然 前提是高性能的三元 那些市场上随便买前驱体烧烧就卖 没什么技术含量的三元材料不在此范围之内）
三元材料高电压下的唯一缺点就是与钴酸锂相反的 由于是一种相对的新型材料 与电解液的匹配比较难 主要表现为高温下的产气 但是日韩和国内的ATL已经可以再软包电池中很好的解决这一问题 这一问题的解决主要在对三元材料表面性质的控制 PH的控制和电解液的匹配
综合来看 个人认为三元材料才是最适合高电压的正极材料
锂离子电池的正负极材料
锂电池的正极材料通常有锂的活性化合物组成，负极则是特殊分子结构的碳，常见的正极材料主要成分为LiCoO2，充电时，加在电池两极的电势迫使正极的化合物释出锂离子，嵌入负极分子排列呈片层结构的碳中。
锂电池是一类由锂金属或锂合金为正/负极材料、使用非水电解质溶液的电池。1912年锂金属电池最早由GilbertN.Lewis提出并研究。20世纪70年代时，M.S.Whittingham提出并开始研究锂离子电池。由于锂金属的化学特性非常活泼，使得锂金属的加工、保存、使用，对环境要求非常高。随着科学技术的发展，锂电池已经成为了主流。
锂离子电池特点是什么？
1.电压高 锂离子动力电池的电压是镍镉电池、镍氢电池的3倍,铅酸电池的近2倍,这也是锂离子动力电池比能量高的一个重要原因。因此组成相同电压的动力电池组时,锂离子动力电池使用的串联数目会大大少于铅酸电池和镍氢电池。
2.重量轻 锂离子动力电池的比能量大,高达150Wh/Kg,是镍氢电池的2倍,铅酸电池的4倍, 因此重量是相同能量的铅酸电池的三分之一到四分之一,从这个角度讲锂电消耗的资源就少,而且由于锰酸锂电池中所用元素的储量比较多
锂离子电池特点是什么
锂离子电池的特性
(一)高能量密度
锂离子电池的重量是相同容量的镍镉或镍氢电池
的一半，体积是镍镉的20-30%，镍氢的35-50%。
(二)高电压
一个锂离子电池单体的工作电压为3.7V(平均值)，相当于三个串联的镍镉或镍氢电池。
(三)无污染
锂离子电池不含有诸如镉、铅、汞之类的有害金属物质。
(四)不含金属锂
锂离子电池不含金属锂，因而不受飞机运输关于禁止在客机携带锂电池等规定的限制。
(五)循环寿命高
在正常条件下，锂离子电池的充放电周期可超过500次。
(六)无记忆效应
记忆效应是指镍镉电池在充放电循环过程中，电池的容量减少的现象。锂离子电池不存在这种效应。
(七)快速充电
使用额定电压为4.2V的恒流恒压充电器，可以使锂离子电池在1.5--2.5个小时内就充满电。
电动自行车用锂电池分类
电动自行车用锂电池大致可分为三大类：锰酸锂电池、三元材料电池和磷酸铁锂电池
。
锰酸锂电池：解决锰酸锂电池的高温性能，必须对电池的正极材料、电池结构设计和电解液
配方进行改良。
三元材料电池：钴、镍、锰三元材料作为正极材料的锂电池，它克服了锰酸锂的高温性能差的缺陷，又提高了电池的比能量。
磷酸铁锂电池：2002年以来，美国和加拿大开始研制磷酸铁锂电池，它成为一种新的具有巨大发展前途的动力型锂电池。超长寿命，在室温下1C充放电循环达1500次以上。
锂电池的正极材料有哪些
主要包括：锂钴氧化物、锂镍氧化物、锂锰氧化物和聚阴离子正极材料系列。
1.锂钴氧化物
锂钴氧化物是现阶段商品化锂离子电池中应用最成功、最广泛的正极材料。其在可逆性、放电容量、充放电效率和电压稳定方面是比较好的。
2.锂镍氧化物
镍酸锂（LiNiO2）为立方岩盐结构，与LiCoO2相同，但其价格比LiCoO2低。LiNiO2理论容量为276mAh/g，实际比容量为140~180mAh/g，工作电压范围为2.5V~4.2V，无过充或过放电的限制，具有高温稳定性好，自放电率低，无污染，是继LiCoO2之后研究得较多的层状化合物。但LiNiO2作为锂离子电池正极材料存在以下问题亟待研究解决。
3.锂锰氧化物
我国锰资源储量丰富，而且锰无毒，污染小，因此层状结构的LiMnO2和尖晶石型的LiMn2O4都成为了正极材料研究的热点。
4.锰镍钴复合氧化物
层状锰镍钴复合氧化物正极材料综合了LiCoO2、LiNiO2、LiMnO2 三种层状材料的优点，其综合性能优于以上任一单一组分正极材料，存在明显的三元协同效应：通过引入Co，能够减少阳离子混合占位情况，有效稳定材料的层状结构；通过引入Ni，可提高材料的容量；
5.锂钒氧化物
钒为多价态金属，与锂可形成多种氧化物，主要包括层状的LiVO2、LixV2O4、Li1+xV3O8和尖晶石型LiV2O4、反尖晶石型LiVMO4(M=Ni，Co)。
6.锂铁氧化物
随着锂二次电池的出现，人们对可脱嵌锂离子的层状LiFeO2就进行了许多深入的研究。但由于Fe4+/Fe3+电对的Fermi能级与Li+/Li的相隔太远，而Fe3+/Fe2+电对又与Li+/Li的相隔太近，因此层状LiFeO2一直未能得到应用。
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