锂离子的电化学性能。像层状的钴酸锂一样，尖晶石型的锰酸锂和其掺杂衍生物成为了商业
化的锂离子电池正极材料。

 

　　

1997 年，Goodenough 教授提出了橄榄石结构的磷酸铁锂。之后，橄榄石结构的磷酸铁

锂逐渐成为了锂离子电池正极材料研究的热点之一。橄榄石结构的磷酸铁锂属于

Pmnb 空间

群，正交晶系，是一种六方密堆积结构。其理论比容量达

170 mAh/g，工作电压是 3.4 V，

有着良好的循环性，容量衰减在几百周内都不明显。因为

Fe 元素较为丰富，所以橄榄石结

构的磷酸铁锂作为锂离子电池的正极材料，成本较低。橄榄石结构的磷酸铁锂循环寿命长、
安全性能好、结构稳定，是新一代锂离子电池正极材料的理想选择，能够有效地满足低成本、
安全和环保等要求。但是，橄榄石结构的磷酸铁锂的稳定性与一致性较难控制，制备工艺相
对复杂。

 

　　以上几种锂离子电池正极材料的容量较低，为了满足高能量密度、高容量的使用需求，
富 锂 相 正 极 材 料 的 研 究 受 到 越 来 越 多 的 关 注 。 富 锂 相 正 极 材 料 是 由 层 状 材 料
LiMO2（M=Co，Fe 等）和 LiMO3（M=Ti，Mn 等）构成的固溶体。富锂相正极材料的研究
应用为锂离子电池的发展打开了新的空间。

 

　　

2.2 锂离子电池负极材料 

　　负极材料是锂离子电池储存锂的主体，使锂离子在充放电过程中嵌入与脱出。目前，各
种碳材料是已经发展较为成熟的锂离子电池负极材料，如焦炭、石墨化中间相碳微珠、改性
石墨和天然石墨等。此外，一些非碳负极材料，如合金材料、锡基材料、硅基材料和氧化物等
在近年来的应用也越来越广泛。

 

　　目前，硅和钛酸锂（

Li4Ti5O12）是锂离子电池负极材料的重点研究对象。硅和钛酸锂

是一种尖晶石结构，属于

Fd-3m 空间群，能够为锂离子提供三维扩散通道。硅和钛酸锂能

够容纳三个电子，工作平台为

1.55 V，其理论容量为 175 mAh/g，其放电态的分子式是

Li7Ti5O12。硅和钛酸锂具有较佳的循环性能，能够避免形成固体电解质界面膜，防止锂枝
晶生长导致电池短路。所以在高倍率放电时，采用硅和钛酸锂作为负极材料的锂离子电池有
着较高的安全性。又由于硅和钛酸锂无污染、成本低，是一种理想的锂离子电池负极材料。

 

3 锂离子电池电解液与隔膜 
　　电解液和隔膜是锂离子电池的重要构成部分。锂离子电解液的合理选用对电池性能的影
响较大。电解液具有传输锂离子的作用，能够减少锂离子电极材料之间的副反应。通常而言，
锂离子电解液主要包括两大类：非水系电解液与水系电解液

[4]。因为水的分解电压一般是

1.23 V，造成较窄的水系电解液电化学窗口，所以锂离子电池选用的电解液为非水系电解
液，也就是有机电解液。非水系电解液由非水有机溶液与电解质锂盐两部分构成。现阶段，
常用的电解质溶剂是

EC、DEC 或 DMC，电解质锂盐是 LiPF6。非水系电解液具有较宽的电

化学窗口与较稳定的电化学性能。在石墨负极表面，

EC 的分解物可以形成稳定的、致密的与

有效的

SEI 膜。所以，非水系电解液能够较好的满足锂离子电池的需求。此外，为了提高电

解液的某些性能，还可以适当加入一些功能添加剂。

 

　　锂离子电池的隔膜能够防止电池内部短路，将正极和负极隔开，同时，还能够传输锂
离子，绝缘电子，所以锂离子在充放电过程中能够在电池正负极之间快速传输。锂离子电池
隔膜的性能对电池的安全性能、循环性能、充放电容量和电池内阻等有着直接的影响

[5]。一

般而言，锂离子电池的隔膜越薄，就有着越高的空隙率，电池内阻也就越小，越容易使锂
离子透过。高性能的锂离子电池隔膜应当具有以下特性：有较高的离子电导率，有良好的孔
径与空隙率，锂离子能够轻易透过；电子绝缘性，物理上隔开正负极；有着良好的电化学
稳定性，耐电解液腐蚀；有着较佳的力学性能，如拉伸强度、穿刺强度等，尽可能的薄；有
着较好的电解液浸润性和较强的吸液保湿能力；有着较好的热稳定性、平整性与空间稳定性。
现阶段，锂离子电池隔膜常用的是聚烯烃隔膜，如单层

PP，单层 PE，三层 PP/PE/PP 复合