正极材料对锂电池有哪些性能影响

正极材料对锂电池的影响：

①电芯能量密度：正极材料的用量设计和加工制作过程中的振实密度也对电芯成品的能量密度产生影响。

②电芯功率密度：不同的正极材料种类，决定了锂电池充放电功率的大体范围。材料的一些细节，作为辅助因素，也会对功率特性造成影响。

③电芯循环寿命：影响电芯循环寿命的因素很多，与正极材料相关的，主要有正极材料活性物质在循环使用中的损耗，以及充放电过程中，材料结构的崩坏引发的正极容纳锂离子能力的衰减。而正极材料中的杂质成分，比如单质铁和三价铁，都会与电解液相互作用，产生不良副反应，或者造成内部微短路。

锂电池性能除了正极材料等的选择之外，还需要通过测试来验证，这样使用起来会更安全放心。3C锂电池性能测试中，大电流弹片微针模组有很好地解决方案，性能安全可靠。电流传输过程中，弹片微针模组可过电流最大值能达到50A，在1-50A的范围内电流传输都很稳定，保持着很好的连接。面对3C锂电池高频率的测试需求，不仅可以连续使用，弹片头型的自清洁设计还能保持弹片不受污染，保证测试的长期稳定性。

优点

1）电压高

单体电池的工作电压高达37-38V（磷酸铁锂的是32V），是Ni-Cd、Ni-MH电池的3倍。

2）比能量大

能达到的实际比能量为555Wh/kg左右，即材料能达到150mAh/g以上的比容量（3--4倍于Ni-Cd，2--3倍于Ni-MH），已接近于其理论值的约88%。

3）循环寿命长

一般均可达到500次以上，甚至1000次以上，磷酸铁锂的可以达到2000次以上。对于小电流放电的电器,电池的使用期限，将倍增电器的竞争力。

4）安全性能好

无公害，无记忆效应作为Li-ion前身的锂电池，因金属锂易形成枝晶发生短路，缩减了其应用领域：Li-ion中不含镉、铅、汞等对环境有污染的元素：部分工艺（如烧结式）的Ni-Cd电池存在的一大弊病为“记忆效应”，严重束缚电池的使用，但Li-ion根本不存在这方面的问题。

5）自放电小

室温下充满电的Li-ion储存1个月后的自放电率为2%左右，大大低于Ni-Cd的25-30%，Ni-MH的30-35%。

6) 快速充电

1C充电30分钟容量可以达到标称容量的80%以上，磷铁电池可以达到10分钟充电到标称容量的90%。

7) 工作温度

工作温度为-25~45°C，随着电解液和正极的改进，期望能扩宽到-40~70°C。

扩展资料：

锂离子电池：是一种二次电池（充电电池），它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。

在充放电过程中，Li+ 在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。

锂系电池分为锂电池和锂离子电池。手机和笔记本电脑使用的都是锂离子电池，通常人们俗称其为锂电池。

电池一般采用含有锂元素的材料作为电极，是现代高性能电池的代表。而真正的锂电池由于危险性大，很少应用于日常电子产品。

参考资料：

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。

一、发展及分类

“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。

锂电池最早期应用在心脏起搏器中。锂电池的自放电率极低，放电电压平缓等优点，使得植入人体的起搏器能够长期运作而不用重新充电。锂电池一般有高于30伏的标称电压，更适合作集成电路电源。二氧化锰电池，就广泛用于计算器，数码相机、手表中。

为了开发出性能更优异的品种，人们对各种材料进行了研究，从而制造出前所未有的产品。

1912年锂金属电池最早由Gilbert N 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。

1992年Sony成功开发锂离子电池。它的实用化，使人们的移动电话、笔记本、计算器等携带型电子设备的重量和体积大大减小。

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。

锂电池大致可分为两类：锂金属电池和锂离子电池。

锂离子电池不含有金属态的锂，并且是可以充电的。可充电电池的第五代产品锂金属电池在1996年诞生，其安全性、比容量、自放电率和性能价格比均优于锂离子电池。由于其自身的高技术要求限制，只有少数几个国家的公司在生产这种锂金属电池。

二、工作原理

1 锂金属电池

一般是使用二氧化锰为正极材料、金属锂或其合金金属为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。

放电反应：Li+MnO2=LiMnO2

2锂离子电池：

锂离子电池一般是使用锂合金金属氧化物为正极材料、石墨为负极材料、使用非水电解质的电池。

充电正极上发生的反应为

LiCoO2=Li(1-x)CoO2+xLi++xe-(电子)

充电负极上发生的反应为

6C+xLi++xe- = LixC6

充电电池总反应：LiCoO2+6C = Li(1-x)CoO2+LixC6

三、特征

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%。

高电压一个锂离子电池单体的工作电压为37V（平均值），相当于三个串联的镍镉或镍氢电池。

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。

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。

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，磷酸亚铁锂则可以达到2000次。

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。

快速充电使用额定电压为42V的恒流恒压充电器，可以使锂离子电池在15-25个小时内就充满电；而新开发的磷铁锂电池，已经可以在35分钟内充满电。

三、优缺点分析

1．优点

（1）能量比较高。具有高储存能量密度，已达到460-600Wh/kg，是铅酸电池的约6-7倍；

（2）使用寿命长，使用寿命可达到6年以上，磷酸亚铁锂为正极的电池1C（100%DOD）充放电，有可以使用10,000次的记录；

（3）额定电压高（单体工作电压为37V或32V），约等于3只镍镉或镍氢充电电池的串联电压，便于组成电池电源组；锂电池可以通过一种新型的锂电池调压器的技术，将电压调至30V，以适合小电器的使用。

（4）具备高功率承受力，其中电动汽车用的磷酸亚铁锂锂离子电池可以达到15-30C充放电的能力，便于高强度的启动加速；

（5）自放电率很低，这是该电池最突出的优越性之一，一般可做到1%/月以下，不到镍氢电池的1/20；

（6）重量轻，相同体积下重量约为铅酸产品的1/6-1/5；

（7）高低温适应性强，可以在-20℃--60℃的环境下使用，经过工艺上的处理，可以在-45℃环境下使用；

（8）绿色环保，不论生产、使用和报废，都不含有、也不产生任何铅、汞、镉等有毒有害重金属元素和物质。

（9）生产基本不消耗水，对缺水的我国来说，十分有利。

比能量指的是单位重量或单位体积的能量。比能量用Wh/kg或Wh/L来表示。Wh是能量的单位，W是瓦、h是小时；kg是千克(重量单位)，L是升（体积单位）。

2缺点

1．锂原电池均存在安全性差，有发生爆炸的危险。

2．钴酸锂的锂离子电池不能大电流放电，价格昂贵，安全性较差。

3．锂离子电池均需保护线路，防止电池被过充过放电。

4．生产要求条件高，成本高。

5．使用条件有限制，高低温使用危险大。

锂离子电池的工作原理，就是当对电池进行充电的时候，电池上的正极上有锂离子生成，有锂离子生成之后，也会经过电解液运动到负极，作为负极的探测层状结构有非常多的微孔，达到负极之后也会产生其他的反应离子会嵌入到碳层的微孔之中，嵌入的锂离子越多充电的容量也就越高。

电池的能量密度和充电速度最简单的一点就是电池的价格我们都知道一分钱一分货，如果电池的价格非常高的话，那么。这个电池可能就是一块非常好的电池，如果很便宜，那么毋庸置疑，他的工作能力就不是很好，由此可以看出锂离子尽管说价格高昂，但是有非常多的人选择使用锂离子电池，因为这样也是对自己工作效率的提高，同时我们都知道的是一般的锂离子充电电流设定在02C到1C之间，电流越大充电也就越快，同时电池发热也就越大。

通过这件事情也可以看出锂离子电池是非常好用的一个电池它的容量也是同重量的镍氢电池的15~2倍，而且具有很低的自放电率，也正是因为这个原因，所以才会有非常多的人选择使用锂离子电池，但是我们在锂离子电池进行放电的时候，也需要注意的是放电电流不可以过大过大的电流会导致电池内部发热，有可能会造成非常大的伤害甚至是不可逆的，这是我们需要注意的一点，在手机上这个倒是没有问题的，我们是可以不用考虑的，但是在电动车以及电动汽车上这个问题是需要正面面对的。

同时我们知道的是绝对不能放过电才行，锂电池最怕放过电，一旦放电电压低于27伏，那么将会可能造成非常大的损害让电池报废，尽管说电池的内部已经装了保护电路，但是还是需要注意使用的，我们在日常生活中一定要注意自己手机的使用，我们都知道很多的手机。在使用上都是电池先出现问题，很多的手机都是电池，用两年之后就存不住电了，那么很可能就是锂电池出现故障了，换块电池很可能就会让这块手机变得重新活力焕发，这也是一个小窍门了，锂离子电池还具有重量轻，容量大无记忆效应等优点，所以它得到了非常普遍的使用，我们在日常生活中也可以多去用一下这种电池。