01 锂离子电池的工作原理 锂电池由正极、负极、电解质和隔膜组成： 正极：常用材料有锂钴氧化物（LiCoO2）、锂锰氧化物（LiMn2O4）和磷酸铁锂（LiFePO4），主要储存锂离子和电子。 负极：通常为石墨，用来接收锂离子和电子。 电解质：是一种液体或凝胶状的导电介质，帮助锂离子在正负极之间移动。 隔膜：有微小孔隙，隔开正负极防止短路，同时允许锂离子通过。 其工作原理可分为三钟过程： 充电时：锂离子从正极跑出来，通过电解质移动到负极，并嵌入石墨层，电子则从外电路流向负极。 放电时：锂离子从负极出来，返回正极，电子通过外电路流向正极，释放电能。 边充边放：充放电同时进行，需电池管理系统精确控制，否则可能升温、损耗寿命。 锂离子电池充电过程的电化学反应（以钴酸锂电池为例） 正极反应： LiCoO2→Li1-xCoO2+xLi++xe- （锂离子和电子从正极材料中脱出） 这里，钴（Co）原子的化合价会略微升高，从+3逐渐接近+4，以维持电荷平衡。 负极反应： C6+xLi++xe-→LixC6 （锂离子和电子进入负极石墨中，并嵌入石墨层） 这个过...

一、为什么锂离子电池充电截止电压是4.2V 根据下图所示的电池循环寿命和充电截止电压的关系可知，在电池使用初期的循环周期内，若充电截止电压略高于正常水平，虽能在单个周期内获得更高的电量输出，但这种优势仅能维持较短时间。而当电池的充电截止电压比推荐的最高值 4.2V 还要高出 50mV 甚至 100mV 时，由于每个循环周期都存在轻微的过度充电情况，会致使电池老化速度显著加快。一言以蔽之，当电池的充电截止电压超过 4.2V 时，超出的电压越高，电池的循环寿命就越短，并且电池容量下降的速度也会越快。 锂离子电池循环寿命和电池充电截止电压的关系 二、锂离子电池放电曲线 通过观察锂离子电池在不同放电电流下的放电曲线能够清晰发现：随着放电电流逐步增大，电池容量的衰减速度明显加快，这就导致最终能够释放出的容量大幅降低，使得电池的标称容量难以得到充分利用。进一步探究原因可知，当电池容量处于较低水平时，其内阻会出现较大幅度的增加，而倘若此时采用较大的电流进行放电操作，电池内阻的增长速度将会进一步加剧，形成恶性循环，严重影响电池性能...

电解质 电解质在所有电化学设备中都是无处不在且不可或缺的。电解质的作用是作为在正极和负极之间传递电荷的媒介。电解质与其他组件（包括正极、负极和隔膜）紧密接触。界面，主要是电解质与电极之间的界面，通常决定了锂离子电池的性能。因此，电解质必须对正极和负极表面都表现出稳定性。 锂离子电池理想的电解质应满足以下要求：高离子电导率、宽电位范围内的电化学稳定性、化学稳定性、热稳定性、成本效益、简单的制备过程、低毒性和环保性。此外，电解质的电化学工作窗口应被修改以开发高电压正极和低电压负极材料。 鉴于电极-电解质界面对电池性能的重要性，电极/电解质界面，即固体电解质界面（SEI）和正极-电解质界面（CEI），它们分别通过电解质在负极/电解质和正极/电解质界面的电化学分解形成，将首先被简要介绍。 电解质 电解质在所有电化学设备中都是无处不在且不可或缺的。电解质的作用是作为在正极和负极之间传递电荷的媒介。电解质与其他组件（包括正极、负极和隔膜）紧密接触。界面，主要是电解质与电极之间的界面，通常决定了锂离子电池的性能...

 锂离子电池的负极材料 提高锂离子电池能量密度的另一个有效方法是寻求高容量负极材料。基于电化学锂化/脱锂机制，锂离子电池中使用的负极大致分为三类：嵌入型负极、合金型负极和转化型负极。 嵌入型负极——碳基材料 碳基材料，包括天然/合成石墨和软/硬碳，由于其成本低、储量丰富、脱锂电位低(相对于Li/Li+)、锂扩散性高、电导率高以及锂化/脱锂过程中体积变化小，成为锂离子电池最可行的候选材料。值得强调的是，碳基负极使锂离子电池在约40年前成为商业可行的产品，而且碳仍然是作为负极材料的最理想选择。例如，传统的石墨负极具有三维结构稳定、能量密度适中、理论质量容量为372mAh/g、理论体积容量为735 mAh/cm3以及低成本的优点。 迄今为止，石墨是商业锂离子电池的主要负极材料。在充电过程中，来自电解质的Li+离子渗透到碳中并形成锂/碳嵌入化合物，即LixC，这是一个可逆反应，每6个碳原子储存1个锂原子。需要注意的是，碳的质量容量比大多数正极材料高，但商业石墨的体积容量仍然较低，范围在330到430 mAh/cm3之间。此外，还开发了...