锂离子二次电池的电极材料应具备哪些特点？

锂离子电池及其电解质的研究

摘要介绍了锂离子二次电池的发展以及与其它二次电池性能的比较，并对影响锂离子二次电池性能的几个问题作了阐述。着重论述了锂离子二次电池的电解质及其导电性能，以及制备六氟磷酸锂的方法。

随着微电子技术的进步和大量问世的可移动电子设备的发展，如手机、摄像机以及近年来出现的电动汽车等，都要求有高能量、体积小、性能可靠的电源做动力，特别是对比能量在100～150Wh/kg(能量密度在250～300Wh/L)的电池的需要越来越迫切，这种需求为二次锂电池的研制开发提供了切实的动力。如果说七十年代末二次锂电池仅是实验室的产物，那么短短二十年间，以金属锂为负极的电池得到了迅速发展。从用于计算机存储保护的Li/MnO2电池的商品化〔1－5〕以及有军事和民用潜力的2～100Ah的大型锂电池的成膜及测试技术的发展〔6－8〕，到Sony〔9〕、Moly〔10〕、Bellcore〔11〕相继研制推出的以碳插入化合物为负极，以LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4为正极的锂离子二次电池和对电导率接近液体电解质的固体电解质的研制开发，二次锂电池的各个技术环节都有了长足的进展。预计到本世纪末，锂离子电池将与Ni/Cd、Ni/MeH电池形成三足鼎立的局面。目前，世界各国政府都投入大量的人力、物力，投身到这场技术竞争中。


锂离子二次电池的电极材料应具有以下特点：

（1）为了获得大的输出电压和高的比能量，正、负极材料应具有较大的电化学位差。

（2）Li+在材料中应有大的可逆插入量，且电极电位对插入量的依赖性小，即材料有较宽而稳定的工作平台，以保证有稳定的输出电压。

（3）具有较大的Li+扩散系数，以提高电池的充放电工作电流。

（4）材料的结构稳定，Li+有好的脱、插可逆性，以提高充、放电的库仑效率，使电极有较长的使用寿命。

（5）电极制备工艺简单，降低电池成本。

锂离子二次电池很好地克服了威胁二次锂电池的安全问题，提高了库仑效率，延长了使用寿命，这是与Li+在碳材料中插入的电化学行为密切相关的。Moly公司以1mol/L的LiAsF6/pC+EC和LiAsF6/pC为电解质，研究了Li/石墨、Li/石油焦的电化学行为，指出在首次放电中，碳电极电位接受1．2V时，可能出现反应：

2Li++2e-+pC/EC→丙烯(g)/乙烯(g)+Li2CO3(s)