正极材料
工作电压 电容率
（mAh/g） 循环寿命
（次） 价格
安全性
应用领域
钴酸锂 3.6V 145
>500 高 低
小电池
钴镍锰酸锂 3.7V
170
>500 较高 较低 小电池/ 小型动力电池
锰酸锂 3.8V
110
>1000 低
较好 动力电池/
小电池
磷酸铁锂 3.2V
140
>2000 较低
好 动力电池/超大
容量电池
12
目前商业化的锂离子电池中基本上选用层状结构的钴酸锂 （LiCoO2）作为正极材料。其理论容量为 274mAh/g，实际容量 为 140mAh/g 左右，也有报道实际容量已达 155mAh/g。
相比较而言，钴酸锂最大的问题是安全性差（150 度高温时易 爆炸） 、成本高（钴价约 50万元/吨，含钴 60%的钴酸锂超过 40万元/吨） 、循环寿命短。
锂离子电池是指Li+ 嵌入化合物为正、负极的二次电池。 正极采用锂化合物LiXCoO2、LiXFePO4 或LiXMnO2 负极采用锂-碳层间化合物LiXC6。 电解质为溶解有锂盐LiPF6 、 LiAsF6等有机溶液。 在充放电过程中，Li+ 在两个电极之间往返嵌入和脱嵌，
被形象的称为“摇椅电池”。 充电池时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负
很好
差
锂离子电池的安全性需要从正极材料入手，光靠更换软包装 无法从根本上解决。软包装的电池如果爆炸，不存在金属物 射出物，但仍无法解决燃烧等危险。从电极材料和电解液入 手，才是解决锂离子电池安全性的根本途径。
正极材料是锂离子电池中最为关键的原材料，直接
决定了电池的安全性能和电池能否大型化，约占锂离子电池 电芯材料成本的30%左右。按正极材料分类，目前主要有钴 酸锂、锰酸锂、三元材料和磷酸铁锂四种锂电池。
锂离子电 池
碳
LiMn2O4 LiPF6 或 绿色环保
3.6
130150
350400
≥500
8%
LiCoO2
铅酸电池 Pb H2SO4
PbO2
铅污染严 重
2.0
30-50
50-80 300-500
20%
镍镉电池 Cd
KOH
NiOOH
镉污染严 重
1.2
50-60
130150
400-600
25%
镍氢电池
LiCoO2中的Li离子拿走太多时，造成所谓的晶型瘫 塌，而使电池表现出寿命终结状态。
由此可见，锂离子充/放电控制精度要求相当
高，既不能过充，也不能过放。否则都将影响电池
寿命，这是由锂离子电池工作机理所决定的。
6
锂离子电池特点
高能量密度 高工作电压 长循环寿命 电化学特性稳定 荷电保持能力强 无污染 无记忆效应
锰酸锂安全性比钴酸锂好很多，但高温环境的循环寿命差 （500 次） 。
磷酸铁锂因为高放电功率、成本低（约 18~30 万元/吨）、可 快速充电且循环寿命長（1000 次以上） ，在高温高热环境下的 稳定性高（300 度高温以上才有安全隐患） ，具有很好的安全 性能，因而是目前最理想的动力汽车用锂电正极材料。
极处于富锂状态。 放电时则相反。
4
锂离子电池电化学反应机理
正极反应：LiCoO2=== Li1-xCoO2 + xLi+ + xe负极反应：C + xLi+ + xe- === CLix 电池总反应：LiCoO2 + C === Li1-xCoO2 + CLix 放电时发生上述反应的逆反应。
5
放电时锂离子不能完全移向正极，必须保留一
锂离子电池自1990年问世以来，因其卓越的性能得到 了迅猛的发展，并广泛地应用于社会。锂离子电池以 其它电池所不可比拟的优势迅速占领了许多领域，像 大家熟知的移动电话、笔记本电脑、小型摄像机等等， 且越来越多的国家将该电池应用于军事用途。应用表 明，锂离子电池是一种理想的小型绿色电源。
3
2.锂离子电池基础知识
锂离子电池初级培训
1
主要内容
1. 概述 2. 锂离子基础知识 3. 锂离子电池的应用领域 4. 锂离子电池的结构 5. 液态锂离子电池生产工艺流程 6. 锂离子电池的性能指标 7. 国内外现状
2
1.概述
Sony公司于1989年申请了石油焦为负极、LiCoO2为正 极、LiPF6溶于PC+EC混合溶剂作为电解液的二次电 池体系的专利。并在1990年开始其推向商业市场。
储氢 材料
KOH

NiOOH
环保
1.2 60-70
190200
≥500
10%
液态锂离子电池与聚合物锂离子电池的异同：
◆相同点：正负极活性物质相同； 电池工作原理相同； 单体电池工作电压相同。
◆不同点：液态锂离子电池的电解液是液态的有机电解液； 聚合物锂离子电池的电解质是将液态的有机电解液吸附在一 种聚合物基质上，所以被称为凝胶聚合物电解质。 ◆优缺点比较：液态锂离子电池的功率较聚合物锂离子电池 大的多，反映在电动自行车上，液态比聚合物有更强的爬坡 能力；液态锂离子电池的价格较聚合物锂离子电池便宜。聚 合物锂离子电池由于不存在游离的电解液，不存在漏液的情 况。
液态软包装、凝胶聚合物和金属壳液态锂离 子电池的安全性：
◆优缺点比较：采用液体电解液，因此在大电流放电等性能 上不错。但由于采用软包装，包装较易损坏，在一些振动频 繁的应用领域，如电动自行车等，需要谨慎。
电解液 包装 爬坡能力 安全性
金属壳液态
液态软包装
凝胶型
液态
液态
凝胶态
铝壳、钢壳
铝塑膜
铝塑膜
很好
部分锂离子在负极，以保证下次充电时的锂离子畅
通嵌入通道。否则，电池寿命就相当短。
为了保证碳层中放电后留有部分锂离子，就要
严格限制放电终止最低电压，也就是锂离子电池不
能过放电。例如 LiCoO2 ，其放电终止最低电压通 常为3.0V/节，最低也不能低于2.7V/节；同时，最
高充电终止应为4.2V，不能过充，否则会因正极
钴镍锰酸锂，也就是三元材料，融合了钴酸锂和锰酸锂的优点， 不论在小型低功率电池，还是在大功率动力电池上都有应用。
7
电池的分类：
一次电池（干电
池）
电
铅酸电池
池
镉镍电池
二次电池（充电电 池或蓄电池）
镍氢电池
锂离子 电池
另外还有燃料电池、太阳能电池等等
液态锂离子 电池
聚合物态锂离 子电池
常见可充电电池性能比较
电池体系
组成
负极 电解液 正极
环保性能
电池
电压 （V ）
能量密度 Wh/kg Wh/L
充电循 自放电
环
率