电池的电动势是电池体系理论上能给出最大能量的量度之一。所以在设计电池时，还应注意选择正
极物质的平衡电位越正，选择负极物质的平衡电位越负，则电池的电动势越高。
电极活性物质除了要有较高的理论比容量，正极活性物质有较正的平衡电位，负极活性物质有较负
的平衡电位外，还要有合适的晶态，密度，粒度，表面状态等，还要求有良好的稳定性，与电池内无组
分不发生作用。
例如锂离子电池，用金属锂作负极活性物质，其理论比容量为 3.8625A.h.g
-1
，大大高于锂嵌入式化
合物（LiC
6
）的最大比容量 372Ma.h.g
-1
,但金属佐夫记的电池，充电时在负极上有金属锂沉积，而沉积
的金属锂容易产生锂枝晶，将电隔膜刺破，引起电池内部短路而发生安全事故，所以尽管早期的锂二次
电池用金属锂作负极，但锂离子电池真正大规模商业化生产时 1990 开始的，当时日本 Sony 公司研究成
功锂离子能够自由嵌入/脱嵌的碳材料作电池负极。目前，用于锂离子电池的负极碳材料主要有石墨（包
括天然石墨和人工石墨）石油焦炭，聚合物的热解物，裂解碳，交谈，碳微球等，各种碳材料及不同来
源的碳材料具有不同颗粒形状与结构，使材料的性能相差很大，因此在选用何种碳材料作为负极材料时，
应根据各自的工艺条件，其他材料的匹配等情况而定。
目前，锂离子电池基本上都是用 LiCoO
2
,LiNiO
2
和 LiMn
2
O
4
等过渡金属的氧化物作正极活性物质，从
表 7-5 可见 LiCoO
2
,LiNiO
2
和 LiMn
2
O
4
的性能，特别是组装成电池后的性能相差较大，尽管各种材料的研
究工作都在不断完善过程中，但在选择活性物质时要进行综合考虑。
2
电解液
电解液是电池的主要组成之一，电解液的性质直接决定了电池的性质。因此，在进行电池设计时，
应根据电池及电极活性物质的性质选择合适的电解液，一般说来应注意电解液的稳定性，活性物质是否
与电解液相互作用，电解液的比电导，导电盐机电解液的状态。
因为电解液需要长期保存于电池中，所以要有良好的稳定性；电池开路时，电解质不发生任何反应；
电解液的电导率直接影响电池的内阻，一般应选择电导率较高者，但应该注意电池的使用条件，如在低
温下工作，还应考虑电解液的冰点等。
电解液的分解电压业是一个非常重要的指标。对于电池电压较高的系统，通常选用有机溶液作电解
液。
在进行锂离子电池电解液的设计时，一些过渡金属氧化物千分厘的电位高达 4~4.5V（
VS
.Li
+
/Li）,因
此要求选择分解电压大于 4.5V 的溶剂，如 EC+DMC/DEC 或 PC+DMC/DEC,但对于不同的石墨材料，也
应采用相应的溶剂或对溶剂的配比进行调整。例如 EC 经常被用于石墨作负极材料的锂离子电池中，而
PC 在石墨电极商在起始的锂离子嵌入过程中容易形成钝化膜而发生电化学分解。但是用 PC 作溶剂的锂
离子电池低温性能明显优于用 EC 的电池。
PC 做溶剂的锂离子电池通过调整 PC 和 DEC 或 DMC 的比例也可抑制钝化膜的形成。已经发现在
1mol.L
-1
LiPF
6
/PC-DEC(1:1)和 PC-MEC(1:1)的电解液中，
PC 在 0.7~0.8V(
VS
.Li
+
/Li)发生一电子的分解反应。
但是 1mol.L
-1
LiPF
6
/PC-DEC(1:4),PC-DMC(1:4)和 PC-MEC(1:4)中，所有 PC 分子都形成 Li(PC)
+
,没有游离
的 PC 分子存在，因此，PC 的分解反应能得到有效抑制。
在锂离子电池种导电盐的选择液时决定电解液性能的一个重要因素。目前锂离子电池电解液中常用
盐由 LiClO
4
，LiPF
6
，和 LiAlCl
4
等，已经发现它们的电化学稳定行为
LiClO
4
>LiAsF
6
,LiPF
6
,LiBF
4
>LiCF
3
SO
2
>LiAlCl
4
聚合物锂离子电池，实际上是固态电极质锂离子电池。近 20 年来，离子传导性较高的高分子材料
倍受关注。1973 年首次发现聚氧乙烯（PEO）遇碱金属炎配位具有离子导电性。1978 年又发现 PEO/碱金
属盐配合物作为带有碱金属电极的新型可充电池的离子导体，这一发现是的高分子固体电解质成为高分
子研究领域 20 年来非常引人注目的热门课题。高分子固体电解质的特点是具有比较高地离子导电性，
较款电位的同时，还具有易薄变形，柔软，质轻，有弹性，透明等优点，是具有离子传导性的无机玻璃
类固态电解质，目前已广泛应用于聚合物锂离子电池中。
3
隔膜的选择
化学电源对隔膜的基本要求时有足够的化学稳定性和电化学稳定性，有一定的耐湿性，耐腐蚀
性，并具有足够的隔离性和电子绝缘性，能保证正负级的机械隔离合阻止活性物质的迁移，并具有