锂离子电池的构成

在1981年,M.Armand首先提出了摇椅式电池(rocking chair batteries或shuttle cock batteries)的概念,即为锂离子电池,它是指以能够可逆嵌锂-脱嵌的化合物为正､负极的二次电池｡

电池的正极材料一般选择氧化还原电势较高且在空气中稳定的嵌锂过渡金属氧化物,主要有层状结构的LiMO₂和尖晶石结构的 LiM₂O₄化合物(M为 Co,Ni,Mn,V等过渡金属元素),其通式一般可写为 LiMxO₂,其中 M为过渡金属离子｡

负极材料则选择电势尽可能接近金属锂电势的可插锂物质,常用的有焦炭､石墨､中间相炭微球等碳素材层状化合物LixC₆｡

电解液一般为LiClO₄､LiPF₆､LiAsF₆､LiBF₄､LiCF₃SO₃及其他新型含氟锂盐的有机溶液,目前商业化锂离子电池常使用的为LiPF₆｡

有机溶剂常使用的有碳酸丙烯酯(PC)､碳酸乙烯酯(EC)､碳酸丁烯酯(BC)､碳酸二甲酯(DMC)､碳酸甲乙酯(EMC)等一种或几种混合物｡

锂离子电池所使用的隔膜材料一般为多孔性的聚烯烃树脂,常用的隔膜有单层或多层的聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)微孔膜,如 Celgard公司生产的 Celgard 2300隔膜为 PP/PE/PP三层微孔隔膜｡

目前几种主要的锂离子电池的基本结构如下图 (a)､(b)所示,液态锂离子电池以圆柱形和方形为主｡新发展起来的聚合物锂离子电池(PLIB)的正､负极材料与液态锂离子电池相同,但采用固体聚合物电解质和更容易获得的外包装材料,其全固体结构使电池形状更为随意,其他部分结构与锂离子电池相同,基本结构如图下(c)所示｡