鋰電池的優缺點是什么？提高鋰電池能量密度的辦法是什么？

鋰電池：是一種二次電池(可充電電池)，主要是依賴鋰離子在電池正極和負極之間的移動進行工作。即在充放電過程中，Li+在兩個電極之間往返進行嵌入和脫嵌過程。其中，充電時，Li+從正極脫嵌，經過電解質嵌入負極，負極處于富鋰狀態；而放電時則剛好相反。鋰電池存在以下優勢：1)、電壓高，單體電池的工作電壓高達3.7-3.8V；2)、比能量大；3)、循環壽命長；4)、安全性能好，無公害，無記憶效應；5)、自放電小；6)、快速充電；7)、工作溫度，工作溫度一般在25~45oC之間。然而，宏觀上鋰電池主要有以下缺點：1)、衰老，有使用壽命；2)、回收率低；3)、不耐受過充；因為過充電時，過量嵌入的鋰離子會永久固定于晶格中，無法再釋放，可導致電池壽命減短。4)、不耐受過放；因為過放電時，電極將脫嵌過多的鋰離子，可導致晶格坍塌，從而縮短壽命。

1、從負極材料上提高能量密度和功率密度的辦法

（1）多層自組裝結構實現集成不同尺寸的材料的優勢

在層狀過渡金屬氧化物中，Li和M(M=金屬)陽離子占據O-陣列的八面體空隙。Li層位于兩個相鄰的MO6八面體層之間，Li離子具有二維(2D)擴散路徑

（2）核心/蛋黃-殼層結構提供的協同效應

除了LiFePO4和LiMnPO4之外，LiFexMn1-xPO4也是一種很有前途的負極材料。例如Scrosati及其同事通過兩步沉淀路線制備碳涂層的核-殼結構的LiMn0.85Fe0.15PO4-LiFePO4，很好的結合了LiMnPO4的高電位和LiFePO4的高穩定性。

（3）大孔、中孔和微孔的多孔結構適應體積膨脹并促使電解質滲透

神奇的分層結構中有電解質膨脹的宏/中孔的網絡和緩沖的保護性碳殼，有利于連續電子傳導和快速離子傳輸。

2、從正極材料上提高提高能量密度和功率密度的辦法

（1）納米工程技術來加強轉換型正極材料(CTAM)

轉化反應通常是指Li+與過渡金屬化合物(MaXb，M=Mn，Fe，Co，Ni，Cu，X=O，S，Se，F，N，P等)之間的氧化還原反應。其涉及具有高理論比容量的鋰二元化合物（LinX）的形成和分析（方程式1）。通常，由M-X鍵的離子性確定的反應電位在相對于Li/Li+的0.5-1.0V的范圍內，使得大多數過渡金屬化合物都可以作為潛在的正極。

3、利用核心雙殼電極促使柔性鋰電池的高重量能量密度

雖然已報道的柔性材料具有優異的特性，但是它們主要的問題是機械穩定性程度。盡管碳纖維布(CC)的優異機械穩定性可以處理該問題，但CC依然受到低表面積、更大重量和低存儲容量的限制。正如Tong課題組所報道的在柔性CC核-殼陽極([email protected])上生長NiCo2O4納米線(NCONWs)來設計單片核-雙殼([email protected]CDS)。[email protected]@NCOCDS電極顯示出優于原始CC涂層NCO([email protected])的鋰儲存性能。

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