微波溶剂热法制备铁取代磷酸钴锂正极材料及其电化学性能表征(2)
4结论 28
5前景与展望 29
致 谢 30
参考文献 31
1绪论
1.1锂离子电池简介
随着我国新能源汽车、长寿命卫星、发电储能装置等能源动力产品以及移动电话，笔记本电脑，电子仪表等电子消费产品的市场飞速发展，使得锂离子电池的需求日益扩大。
锂离子电池作为一种新型绿色能源，已经越来越深入到人们的生活中，因而有关锂离子电池的研究也愈来愈受到人们的关注。由于我国的人口基数大，经济发展迅猛，因此对于能源的需求十分巨大，能源形势严峻。而锂离子电池因其电压平台高、能量密度高、低自放率、使用寿命长、对环境友好等种种优点，正在快速应用到社会各个行业领域[1]。随着锂离子电池技术的不断进步，它安全性能高，可做成任意形状等特点也越来越明显，是一种十分理想的储能设备媒介。目前锂离子电池已经应用于各种各样的新兴电子设备上，如平板电脑，手机电池、便携式仪器、照明设备等。与此同时锂离子电池的应用也慢慢的向电动自行车、电动工具等动力工具上飞速发展。
目前，我国锂离子电池的研究已经取得了很好的成果，各种电池正负极材料都有很良好发展空间，有些高精尖材料的研究已经处于世界的前列。
1.1.1锂离子电池的主要结构及工作原理
锂离子电池是一种在电能与化学能之间相互转化的装置，其主要结构由三部分构成：电极材料(包括正极材料和负极材料)、电解液、隔膜[2]。
（1）电极材料：电池主要的储能介质是正负极材料，一般由能够可逆的嵌入和脱出锂离子的化合物构成。
（2）电解液：电解液是锂盐的主要载体，主要起离子导电作用，且电池中的锂离子主要集中在此处。
（3）隔膜：隔膜位于正负极材料之间，其主要作用是进行离子传输并阻止电子导电，以防正负极短路。
当电池充电的时候，Li+离子会从正极脱嵌，经过电解质溶液、隔膜嵌入负极，因此正极活性物处于贫锂的状态；当电池放电的时候，Li+离子则从负极中脱出，经过电解质溶液和隔膜再嵌入到正极中，正极活性物处于富锂状态。由于电荷需要平衡，因此在充放电的过程中需要有相同数量的电子经过外电路传递，与Li+离子一起在正、负极之间进行迁移，使正、负极发生氧化还原反应，从而保持一定的电位。脱出和嵌入会引起电池材料层间距离的变化，大多数情况下一般不会影响材料晶体的结构变化，所以锂离子电池具有良好的安全性、稳定性。工作电位与Li+离子浓度以及构成正、负极的嵌锂化合物的化学性质有关。
由此可得锂离子电池实质上是一个Li+离子浓差电池，其正极和负极是由两种不同的锂离子嵌入化合物组成的。
锂离子电池正极负极反应化学方程式为：
电池总反应方程式： (1)
正极反应： (2)
负极反应： (3)
常用的正极材料有：Li3V2(PO4)3、LiMn2O4、LiFePO4、LiCoO2等，常用的负极材料有：LixC6、Li4Ti5O12等[3]。
1.1.2锂离子电池的主要特点
锂离子电池是一种新型的绿色二次电池，近年来其研究取得了较为快速的发展，且应用的领域也越来越广泛。主要的原因可归结为以下几点：
(1) 比能量高——重量比较轻、体积比较小，其比能量是Ni-Cd的两倍以上，并且比同比容量的Ni-MxH电池重量轻50%，体积小30%；
(2) 电容量大——锂离子电池的电容量可达到同等镍镉蓄电池的两倍；
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