固相法合成具有纳米尺寸的Li2CrxMn1-xSiO4/C正极材料及其电化学性能的表征(3)
通过查阅近几年来关于Li2MnSiO4正极材料国内外各个专家学者的研究报告对Li2MnSiO4的结构、合成方法及改性手段的研究进行简略的综述，浅谈了各个方法的优势和弱点，并且提出自己的想法。
1.1.2 锂离子电池的工作原理
锂离子电池是作为一种将电能与化学能相互转化的装置，是有由三部分构成，第一部分正极材料、第二部分负极材料，最后一部分是电解液。
电池主要的储能介质有两部分组成，分别是正极材料、负极材料。这两部分是一般是由能够经过可逆的嵌入和脱出锂离子的化合物一起构成的。正极材料在性质上需要满足的条件是：(1) 在我们需要的充放电范围内，正极材料需要能够与电解液有良好的相容性；(2)温和的电极过程动力学；(3) 具有良好的可逆性；(4) 在富锂状态下稳定性好。电池材料在结构上应满足：(1) 拥有层状或者隧道的结构，锂离子在脱嵌时无结构上发生变化，因为这种情况下它容易发生脱嵌，这个时候电极有较强的可逆性；(2) 锂离子在嵌入和脱出的时候，如果锂离子的量较大，这样就会使锂离子在脱嵌的过程中，它的的吉布斯自由能几乎没有发生变化，从而形成了一个稳定的充放电平台；(3) 为了能够长效的让电池充电和放电，提高锂电子在材料中的扩散能力，从而能够使电池材料获得较高的充放电性能。
负极材料同样也有要求，需要满足这几点：(1) 具有长效的充电与放电性能；(2) 首次的不可逆容量应该要较小；(3) 应与电解质溶剂的相容性较好，同时应要具有较高的结构稳定性，并且具有较高的化学稳定性和热稳定性；(4) 具有较高的比容量；(5) 对环境无污染；(6) 材料方便被应用，制备也很方便，价格最低等。
锂盐的主要载体是电解液。电解液在电池中的主要作用是传输和承载Li+，并且锂离子电池的导电性也是通过电解液传输锂离子来实现的，锂离子主要集中在电解液里面。
隔膜在纽扣电池中位于正极材料、负极材料之间，隔膜的作用是为了在充放电过程中防止电子导电，从而使正负极短路，并且隔膜能够方便离子在正负极之间的传输等。其典型结构如图1.1。
在对电池进行充电的时候，Li+离子从正极端口脱出，在经过隔膜和电解质溶液后，最终嵌入到负极之中。当电池放电时，Li+离子则从负极端口脱出，经过隔膜和电解质溶液后，最终嵌入到正极中。我们为了达到所需要的电荷平衡，就要使正、负极之间能够发生相应的氧化还原反应。在充放电的过程电子经过外界电路转移的电子的数量是相等的，这可以理解为Li+在充放电的过程中在正、负极之间不断的移动，正极与负极之间发生了氧化还原反应，从而可以保持电位的稳定。锂离子电池在发生氧化反应后，仍旧能够保持高稳定性和安全性，这是因为即便嵌入和脱出会造成电池材料层之间在距离发生了一定的变化，但这仅仅是影响了电池材料层之间的距离变化，对于材料的晶体结构不会被影响。因此，得出结论，锂电池的工作电位跟这些因素有关系：第一为Li+的离子浓度，第二为构成正、负极的嵌锂化合物自带的化学特性[5]。
下一篇：氯甲基树脂键合三乙烯四胺的研究