锂离子电池的组成部分(一)
一、在负极资料部分，锂电池的负极资料主要是：
A、石墨系碳（graphite）
a、天然石墨
b、人工石墨
c、类石墨（如 MCMB , Meso Carbon Micro Beads）
B、非石墨碳材（如焦碳系，coke）
因为石墨系的分量能量密度较高且资料结构具较高的规则性，所以第一次放电的不行逆电容量会较低，别的石墨系负极资料具有平稳作业电压效果，对电子产品的运用和充电器的设计较具优势。而另一品种的焦炭系与碳黑系﹝carbon black﹞的负极资料在第一次充放电反响的不行逆电容量很高，此资料能够在较高的C- rate下作充放电，放电曲线较斜，有利于运用电压监控电池容量的耗费。
石墨为层状结构，由碳网平面沿C轴堆积而成，层距离为3.36A。平面碳层由碳原子呈六角形摆放并向二维方向延伸，碳层间以弱的范德华力结合，锂嵌在碳层之间
石墨的实践比容量为320—340mAh/g。均匀嵌锂电位约为0.1V（VS Li+/Li），第一周充放电功率约为82—84%，迴圈功能好，且价格低廉（＜10元/Kg）。
★ 石墨类的製备 :
① 中心相碳微球（Mesophase Carbon Micro Beads, MCMB）是用煤焦油沥青、石油重质油等在350—500℃温度下加热并经别离、洗刷、乾燥和分级等进程制得的均匀粒径6-10微米的碳微球，然后于28000C下进行石墨化热处理制得的碳资料。其外形呈球形，晶体结构同石墨根本共同。
MCMB的实践比容量约为310—330mAh/g，均匀嵌锂电位约为0.15V（VS Li+/Li），第一周充放电功率约为88%—90%，迴圈性及大电流功能好，是目前为止最为抱负的负极资料，但价格昂贵（约300元/Kg）
② 气相生长碳纤（Vapor-Grown Carbon Fiber, VGCF）是以碳氢化合物经化学蒸镀（CVD）反响，再用不同温度经热处理而成
★ 非石墨类的製备 :
① 可石墨化碳类 —- 软碳 : 主要为焦碳﹝Coke﹞类，可由沥青或煤渣而来。
② 不行石墨化类 —- 硬碳（最具发展潜力）。硬碳不易石墨化。是一种与石墨不同的近似非晶结构的碳资料，晶体尺度较小，通常在几个纳米以下，呈无规则摆放，有纤细空地存在，是使用高分子前驱物（polymer precursor），在不同温度下经热解所构成的无次序碳材而得到。其主要特色：嵌锂容量高，一般可达600mAh/g以上。问题：
I. 第一周充放电功率低，一般不超越60%。
II. 迴圈功能差。
C、锡基金属间化合物及複合物、锡基複合氧化物
Sn与Li能可逆地构成组成为Li4.4Sn的合金，七十年代开端就引起了人们的广泛重视。因为Sn贮锂—脱锂进程体积胀大超越200%，极易引起电极粉化，导致迴圈功能敏捷衰减。怎么安稳资料结构，避免电极粉化是一直以来研讨的要点。
近年来，人们发现将Sn均匀的分佈在对锂慵懒的金属或化合物、複合物中，可较好地缓冲电极的胀大，按捺电极粉化问题，然后取得比较好的迴圈功能。
D、过渡金属氮化物（Li—M—N，M=Co， Ni， Cu等）
Li2.6Co0.4N为层状结构，Li2N构成层面锂嵌入在层间，Co代替部分锂安稳结构。其具有十分高的嵌锂容量（约900 mAh/g），较好的迴圈功能，较合理的嵌锂电位（均匀嵌锂电位0.3V（VS. Li+/Li））
问题：
１. Li2.6Co0.4N活性高，易与水反映，储存和运用进程中对环境的要求严厉。
２. 为富锂态，难与正极匹配。
E、金属氧化物—尖晶石型Li[Li1/3TI5/3]O4 Li4TI5O12+3 Li+ === Li7TI5O12
迴圈性好，充放功率高（不构成SEI膜），安全性好（不存在金属锂的堆积）。
问题：嵌锂—脱锂电位高（1.5V，VS. Li+/Li），比容量低（约150mAh/g），导致电池比能量下降。
使用：电动汽车？与现有锂离子电池比较，安全性好；与镍氢电池比较，比能量高（应可达90—100Wh/Kg）。
