高性能锂离子电池LiNi0.5Mn0.5O2正极材料的水热合成及性能研究(3)
以使锂离子自由的通过，阻隔电子的通过。一般情况下，电解液采用溶解有锂盐的有机碳酸
酯混合溶液，比如 LiPF 6 /(EC+DEC) (EC 为碳酸乙稀酯，DEC 为碳酸二乙酯)等[6]。锂离子电
池中的活性材料，是影响锂离子电池电化学性能的最关键因素，活性材料又包括正极、负极
材料、电解质体系，其中至关重要的是正极材料，它的性能直接决定着锂离子电池的性能。
与传统的二次电池，比如镍镉(Ni/Cd)、 镍氢(Ni/MH)等相比，锂离子电池有很多优点：
（1）能量密度大，目前已经发明的锂离子电池能达到的实际比能量高达 555Wh/kg(三四
倍于 Ni-Cd，二三倍于 Ni-MH)，因此，这样的锂离子电池质量更轻，体积更小，从而能够实现电子设备小型化、轻量化以及大规模生产。
（2）循环使用寿命长，一般的锂离子电池循环充电次数均可达到 500 次以上，有的甚至
高达 1000 次以上。
（3）工作电压高，工作电压高达3.6-3.9V，是 Ni-Cd、Ni-H 电池的 3 倍。
（4）自放电小，有实验证明，将充满电的锂离子电池放在室温中储存 1 个月后，电池的
自放电率仅为 2%左右，远远低于Ni-Cd 的 25-30%和 Ni-MH的 30-35%。这一性能的提升也标
志着锂离子电池具有非常广阔的应用前景。
（5）安全性能好。 锂离子电池的电化学反应中， 充放电过程中只涉及到锂离子的充放电，
与金属锂的充放电无关，因此在金属锂电池中存在的锂枝晶和死锂现象得到抑制，电池的安
全性得到提升。
（6）无公害，无环境污染，是绿色电池。锂离子电池可以多次循环利用，而且电池内部
不含镉、铅、汞等重金属元素，环保友好。
（7）无记忆效应。部分工艺（如烧结式）的 Ni-Cd 电池在使用过程中存在的“记忆效应”
的问题，严重制约了电池的应用前景，但锂离子电池不存在这方面的问题。1.2.3 锂离子电池的应用前景
就现状来看，锂离子电池已经是国民经济的各个领域中不可缺少的新能源，它已经广泛
应用于笔记本电脑和手机等一些小型电器等领域。至今以来，越来越多的人都在试图将锂离子电池作为动力源应用于电动汽车中，主要是因为锂离子电池的体积小、重量轻、能量大，
这些优势使它成了未来电动汽车用轻型高能动力电池的首选电源。锂离子电池正在逐步进军
风力、水力、太阳能电站和火力等储能电源系统以及电动自行车电动汽车、纯电动汽车、航
天航空电器、国防工业等大型电器应用领域。我们有理由相信，锂离子电池产业将成为未来
能源领域的主要产业之一。
1.2.4 锂离子电池正极材料
有大量的实验研究表明，要想有效地提高锂离子电池的性能，关键在于控制锂离子电池
的正极材料的性能。相比于负极材料对锂离子电池的功率密度的影响，正极材料对其影响更
为显著。正极材料比容量的提高能有效地增大锂离子电池的功率密度。而正极材料制备过程
中，有多方面的因素会对材料的性能、结构产生影响，比如合成工艺条件（合成温度，合成
时间等）。理想的正极材料应满足以下几点：
(1)具备较大的吉氏自由能，从而使得正极与负极之间保持一个较大的电位差，保证较高
的输出电压(高比功率)。
(2)具有大孔径隧道结构，保证锂离子的扩散顺畅。
(3)具有大量的界面和表面结构，增加嵌锂的空间位置，保证电池有较高的比容量。
(4)具有极小的改性，在充放电过程中材料的结构不发生或仅有微小变化，以保证良好的
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