新能源汽車材料課前任務單01相關資訊02決策與計劃03實施04工學任務六新能源汽車動力電池材料檢測與評估05

王先生一直想要購買一輛新能源汽車，但是他聽說汽車動力電池有很多不同的類型。他想知道不同的動力電池到底有什么不一樣，以便選購一輛滿意的新能源汽車，所以求助到你，希望你能夠給他講解相關知識。

學習情景描述學習目標工作任務1.了解新能源汽車動力電池常用的材料。2.熟悉新能源汽車不同動力電池的性能差異。1.在老師的指導下，制訂動力電池材料的分類、性能和應用分析計劃。2.根據(jù)分析計劃完成動力電池材料的分析。課前任務單01第一部分根據(jù)查找的資料完成表6-1的課前任務單。1.鋰離子電池常用的負極材料有（）、（）等。2.動力鋰離子電池對電解質有哪些方面的要求？3.鋰離子電池在交通工具方面有哪些應用？表6-1新能源汽車動力電池材料課前任務單相關資訊02第二部分資訊一新能源汽車動力電池的正極材料鋰離子電池由于具有比能量大、自放電小、循環(huán)壽命長、重量輕和環(huán)境友好等優(yōu)點，因此成為電動車和混合動力汽車動力電池的主要產(chǎn)品。其中，正極材料由于其價格偏高、比容量偏低而成為制約鋰離子電池被大規(guī)模推廣應用的瓶頸。此外，和負極材料相比，正極材料能量密度和功率密度低，并且也是引發(fā)鋰離子電池安全隱患的主要原因。雖然鋰離子電池的保護電路已經(jīng)比較成熟，但對于電池而言，要想真正保證安全，正極材料的選擇十分關鍵。目前，在鋰離子電池中使用量最多的正極材料有尖晶石型錳酸鋰（LiMn2O4）、鎳鈷錳酸鋰（LiNiyCoxMnxO2）、不同聚陰離子型的正極材料（LiMPO4，M=Ti、Ge、Zr、Fe等）、層狀的鈷酸鋰（LiCoO2）。但是，作為動力電池正極材料，其安全性尤為重要，正極材料的發(fā)展主要集中體現(xiàn)在尋求高能量密度、高功率密度、環(huán)境友好和價格便宜的電極材料。1.尖晶石型錳酸鋰1）尖晶石型錳酸鋰的結構尖晶石型錳酸鋰的［Mn2O4］骨架是一個有利于Li+擴散的四面體與八面體共面的三維網(wǎng)絡，如圖6-1所示。LiMn2O4系列材料以其原料資源豐富、成本低廉［Mn與Co的價格比為（1∶20）~（1∶40）］、安全性好、無環(huán)境污染、制備容易等優(yōu)點，而一度成為動力鋰離子電池正極材料的希望。2）尖晶石型錳酸鋰的合成（1）經(jīng)典合成方法。尖晶石型錳酸鋰的經(jīng)典合成方法主要包括高溫固相法、溶膠-凝膠法和共沉淀法。圖6-1尖晶石型錳酸鋰正極材料的晶格結構①高溫固相法。高溫固相法是最早用于制備尖晶石型錳酸鋰的方法，即將氫氧化鋰或鋰鹽與錳的氧化物或錳鹽按一定比例混合、研磨、燒結，或多次研磨再燒結的方式制得粉體。采用高溫固相法合成的產(chǎn)物通常具有顆粒大小不均勻、晶粒形狀不規(guī)則、晶界尺寸大及由此帶來產(chǎn)物電化學性能比較差等缺點，這主要是因為在高溫固相反應中，反應物不能充分接觸，體系中反應進程不一致。此法的關鍵還是停留在如何保證反應物充分接觸和反應上。但該方法工藝簡單，易于實現(xiàn)工業(yè)化，為國際上生產(chǎn)錳酸鋰的廠家普遍采用。②溶膠-凝膠法。溶膠-凝膠法是基于金屬離子與有機酸能形成螯合物，把錳離子和鋰離子同時螯合在一個大分子上，它們之間的距離非常小，可以克服氧化物形成過程中的遠程擴散，因此合成溫度低。采用該方法制備的材料具有優(yōu)良的電化學性能，首次放電比容量可達130mA·h/g。采用溶膠-凝膠法合成的產(chǎn)物一般顆粒細小，分布均勻，結晶性能好，初始容量較高，循環(huán)性能也較好，但由于合成過程需要大量的有機溶劑，一定程度上增加了生產(chǎn)成本，同時還容易對環(huán)境造成污染，因此難以實際應用。③共沉淀法。共沉淀法是將鋰鹽和錳鹽混合溶解后，使鋰和錳同時以沉淀的形式析出，將沉淀物干燥后制得均相前驅體，再將前驅體與鋰鹽混合，高溫燒結制得正極材料。共沉淀法的優(yōu)點就在于反應過程比較容易控制，操作簡單。將制得的沉淀物在一定條件下焙燒就可得到最終產(chǎn)物（粒徑較小、混合均勻的前驅體）。采用共沉淀法制得的產(chǎn)物一般顆粒細小且均勻，電化學性能較好，但工藝流程較煩瑣，要經(jīng)過過濾、洗滌和干燥等步驟，制備過程中容易出現(xiàn)組分損耗，會對產(chǎn)物化學計量產(chǎn)生一定影響，在液相中一般需要不斷調(diào)整Li和Mn的比例。因此，采用共沉淀法制得的正極材料不太理想，制備工藝有待進一步改善。（2）非經(jīng)典合成方法。目前，尖晶石型錳酸鋰的非經(jīng)典合成方法主要有超聲輔助法、噴霧干燥法、熔鹽法、復合碳酸鹽法、燃燒法和機械化學合成法。每種制備方法各有利弊。人們通過優(yōu)化反應條件及改進合成方法等途徑來改善尖晶石型錳酸鋰正極材料的性能取得了一定成效。3）尖晶石型錳酸鋰的摻雜改性采用少量離子對錳離子進行摻雜，可以有效延長電極的循環(huán)壽命，抑制容量的衰減。錳酸鋰正極材料的摻雜改性主要分為三種：一是僅提高Mn元素的平均價態(tài)，主要摻雜稀土離子等，這類離子少量摻雜可以提高鋰離子電池的循環(huán)性能和高溫性能；二是提高Mn元素的平均價態(tài)，但容易形成反尖晶石結構，摻雜量較大時會導致尖晶石的結構被破壞，這類離子主要包括Al3+、Ga3+；三是提高Mn元素的平均價態(tài)，增強尖晶石結構的穩(wěn)定性，這類離子主要包括Cr3+、Co3+、Ni2+，由于這類離子的半徑與錳離子的半徑差別不大，其M-O鍵的鍵能一般比Mn-O鍵的鍵能大，增強了晶體結構，抑制了晶胞的膨脹和收縮，因此，當其摻雜量較大時，基本不會改變尖晶石的結構。（1）稀土摻雜在錳酸鋰正極材料中的應用。摻入適量的稀土元素后，材料的比容量和循環(huán)性能都有較大的改善，而且，材料的高溫性能也較優(yōu)良。此外，摻雜錳酸鋰稀土離子與其他陽離子相互作用，使少量的Li+進入尖晶石八面體的位置，每個嵌入的鋰將受到周圍相鄰4個鋰的相互作用，這種相互作用導致嵌入能量的分裂，有利于Li+的可逆脫嵌。此外，稀土元素的獨特電催化性能，使得正極材料的高溫循環(huán)性能得到很大的提高。（2）反尖晶石離子摻雜在錳酸鋰正極材料中的應用。Ga3+摻雜量較大時會形成反尖晶石結構，會導致點陣結構的無序化，使容量衰減快。當錳酸鋰中摻雜Al3+時，金屬-氧鍵應比在LiMn2O4中強，這有利于結構的穩(wěn)定，增強材料的循環(huán)性能，抑制晶格收縮和膨脹帶來的結構破壞，增強尖晶石骨架的穩(wěn)定性，削弱錳尖晶石材料在充放電過程中相變的劇烈程度，使晶格變小，結構更趨穩(wěn)定。Al3+的摻雜量并不是越大越好，因為摻雜量的增加，會減少活性離子Mn3+的數(shù)量，使充放電容量減少；同時，Al3+的增加會導致材料的電阻增加。因此，Al3+摻雜量的多少既要考慮材料的穩(wěn)定性，又要考慮它所帶來的不利因素。（3）過渡金屬離子摻雜在錳酸鋰正極材料中的應用。采用過渡金屬離子對錳離子進行摻雜，可以提高電池的充放電電壓（可達到5V左右），有效地延長電極的循環(huán)壽命。電池的容量和充放電平臺電壓取決于過渡金屬離子的類型和濃度，5V電池的好處是可以獲得高的功率密度。摻雜鉻離子、鎳離子、銅離子的材料晶格常數(shù)會減小，有利于充放電時尖晶石結構的穩(wěn)定。摻雜鐵離子的材料晶格常數(shù)略有增大，但總體來看，摻雜后的晶格常數(shù)變化不大。摻雜離子的半徑也是一個不容忽視的因素。盡管在尖晶石結構中晶體場穩(wěn)定能起到?jīng)Q定性的作用，但若摻雜離子的半徑過大或過小，都可能導致晶格過度扭曲而使穩(wěn)定性下降，使得容量與循環(huán)性能變差。過渡金屬離子的摻雜使得常溫下的相變消失，銅離子、鐵離子、鎳離子的摻雜增大了鋰的擴散系數(shù)，鉻離子的摻雜提高了有效載流子的遷移速率，提高了電池的充放電性能。因此，控制過渡金屬離子的摻雜量，可以改變鋰離子電池的充放電平臺。2.鎳鈷錳三元材料三元正極材料以其良好的循環(huán)性能、較高的比容量、很好的安全性和低廉的成本獲得了廣泛的重視。該材料與其他組分材料相比具有更好的電化學性能，已成為近幾年來最受關注的鋰離子電池正極材料之一。1）LiNi1-x-yCoxMnyO2的結構LiNi1-x-yCoxMnyO2的結構與LiCoO2類似，圖6-2所示為LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的結構模型。圖6-2LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的結構模型鎳、鈷和錳分別以+2、+3及+4的價態(tài)存在，其過渡金屬層由Ni、Mn、Co組成，每個過渡金屬原子由6個氧原子包圍，形成MO6八面體結構，而鋰離子嵌入過渡金屬原子與氧形成的層與層之間。2）LiNi1-x-yCoxMnyO2的性能盡管LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正極材料的放電電壓較低，但由于其具有比容量高、循環(huán)性能好、熱穩(wěn)定性好和價格低廉等優(yōu)點，因此成為動力鋰離子正極材料研發(fā)的熱點。LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正極材料在2.5~4.6V下以1600mA/g電流放電，可得到近150mA·h/g的可逆比容量，30次循環(huán)后，電池的容量損失可以忽略不計。與高溫固相法和共沉淀法相比，流變相法（將兩種或兩種以上的固體反應物充分研磨混合均勻后，加入適量的溶劑，調(diào)制成流變態(tài)，在該狀態(tài)下，固體混合物和溶劑充分接觸，形成不分層、流態(tài)化的體系，將該體系置于適當?shù)姆磻獥l件下反應，得到目標物）制備的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2具有更高的振實密度和更好的電化學性能。隨著混合物中LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2所占比例的增大，正極混合物的比容量增加，說明兩種正極材料具有很好的相容性。3.磷酸亞鐵鋰自1997年磷酸亞鐵鋰被首次提出可用于鋰離子電池正極材料以來，引起了廣泛關注和大量的研究。橄欖石型LiFePO4（見圖6-3）具有170mA·h/g的理論比容量和3.5V左右的對鋰充放電電壓平臺，其電化學反應在LiFePO4和FePO4兩相間進行。與傳統(tǒng)的鈷酸鋰、鎳酸鋰和錳酸鋰等正極材料相比，制備LiFePO4所用原料來源廣泛、價格低廉、對環(huán)境友好，用于正極材料時具有熱穩(wěn)定性好、循環(huán)性能優(yōu)良、安全性高等突出特點，在新能源汽車上應用廣泛。但LiFePO4的主要缺點是室溫電導率低、鋰離子擴散速率慢和振實密度低，導致大電流放電時容量衰減快，體積能量密度小。目前，主要通過碳摻雜或包覆合成LiFePO4/C復合材料，以及利用金屬離子摻雜，對LiFePO4進行改性，克服LiFePO4的自身缺點。1）LiFePO4的制備方法LiFePO4的制備方法主要有高溫固相法、水熱法、微波法、共沉淀法、溶膠-凝膠法、碳熱還原法，其之間的比較見表6-2。表6-2六種制備方法的比較2）碳摻雜及金屬摻雜由于LiFePO4的電子電導率和離子遷移率較低，因此需要對其進行碳摻雜或金屬離子摻雜改性，才能將其用于鋰離子電池的正極材料。3）磷酸亞鐵鋰電池的電化學性能以磷酸亞鐵鋰為正極材料的鋰離子電池（磷酸亞鐵鋰電池）的工作電壓為2.5~3.6V，放電電壓平臺約為3.3V，比鈷酸鋰電池低。由于純磷酸亞鐵鋰的導電性差，因此需摻入導電碳材料或導電金屬微粒，或者在純磷酸亞鐵鋰的顆粒表面包覆導電碳材料，以提高材料的電子電導率；或者通過摻雜金屬離子來提高導電性，結果會使材料的密度低，造成電池的體積比能量較低。因此，磷酸亞鐵鋰電池在小電池領域不具優(yōu)勢。但是，磷酸亞鐵鋰電池是鋰離子電池中安全性最好的，而且循環(huán)使用壽命長、價格低，比較適用于動力電池。表6-3為幾種不同動力電池的主要性能指標比較。表6-3幾種不同動力電池的主要性能指標比較續(xù)表資訊二動力鋰離子電池的負極材料從電極材料的電極電勢和理論比容量來看，金屬鋰是鋰離子電池較為理想的負極材料。但電池內(nèi)活性鋰的存在及鋰枝晶在循環(huán)過程中的生長，使得鋰離子電池的安全性一直無法得到保障。經(jīng)過10多年的發(fā)展，鋰離子電池中應用最成功的負極材料是石墨類碳材料。碳材料在鋰離子電池中取代金屬鋰作為負極，使電池的安全性能和循環(huán)性能得到很大的提高，同時又保持了鋰離子電池高電壓的優(yōu)勢。一般來說，選擇一種好的負極材料應遵循以下原則：比能量高，相對鋰電極的電極電勢低，充放電反應的可逆性好，與電解液和黏結劑的兼容性好，比表面積小，振實密度高，嵌鋰過程中尺寸和機械穩(wěn)定性好，資源豐富、價格低廉，在空氣中穩(wěn)定、無毒副作用。目前，市場上使用的石墨類碳材料由人造石墨和天然石墨組成，其中人造石墨占80%，天然石墨占20%。1.碳基材料碳基材料具有比容量高、電極電勢低、循環(huán)效率高、循環(huán)壽命長和安全性能良好等優(yōu)點，所以被廣泛用作鋰離子電池的負極材料。目前，用于鋰離子電池負極的碳基材料有石墨、乙炔黑、微珠碳、石油焦、碳纖維、裂解聚合物和熱解炭等。碳基材料根據(jù)其結構特點可分為以下兩類。1）石墨石墨是最早用于鋰離子電池的碳負極材料之一，其導電性好，結晶度高，具有良好的層狀結構，很適合鋰離子的嵌入/脫出，形成鋰-石墨層間化合物，可逆比容量可達300mA·h/g以上，充放電效率在90%以上，不可逆比容量低于50mA·h/g。石墨包括人工石墨和天然石墨兩大類。人工石墨是將易石墨化碳（如瀝青焦炭）在氮氣氣氛中于1900~2800℃經(jīng)高溫石墨化處理制得的。天然石墨有鱗片石墨和微晶石墨兩種，前者經(jīng)過選礦和提純后碳含量可高達99%以上，后者含雜質較多，難以提純，不僅嵌鋰容量較低，而且不可逆比容量較高，不適合作為鋰離子電池的負極材料。因此，工業(yè)上多采用鱗片石墨作為碳負極的原材料。在實際中廣泛應用的是改性石墨。石墨改性主要有以下幾種。（1）機械研磨。機械研磨可改變材料的微觀結構、形態(tài)及電化學性能。采用球磨對碳負極材料進行處理后，其結構和電化學性能都會發(fā)生一定的變化。通過機械化學法可以減小石墨粒子的大小，從而減小端面的量，比容量不僅有提高，還可超過石墨的理論比容量。（2）表面氧化。對天然石墨進行氧化改性，一些活性較高的組分被除掉，納米級微孔數(shù)目增加，產(chǎn)生納米級通道，而且表面結構也發(fā)生變化；氧化之后，比容量明顯增加，同時充放電效率也明顯提高。（3）形成金屬層。包覆錫的人工石墨的比容量隨錫含量的增加而線性增加，但首次循環(huán)比容量損失也隨之增加。（4）包覆。碳包覆提高了石墨與電解質的相容性。包覆是一種非常有效的石墨表面改性方法，對降低石墨電極首次不可逆比容量損失，提高可逆比容量、庫侖效率、高倍率容量、循環(huán)穩(wěn)定性和循環(huán)壽命起到了重要作用。（5）摻雜型石墨。摻雜型石墨可增加石墨顆粒間的導電性，電壓升高，但充電比容量變低，不可逆比容量損失變大。2）非石墨（1）軟碳。軟碳主要有石油焦、針狀焦、碳纖維、焦炭、中間相炭微球等。這類材料的結構常為無序，晶粒尺寸小，碳原子之間的排列是任意旋轉或平移的，能使電池進行更高速的充放電。（2）硬碳。硬碳是指難石墨化碳，為高分子聚合物的熱解碳。將具有特殊結構的交聯(lián)樹脂在1000℃左右熱解可得硬碳，這類硬碳主要由單石墨層構成，這些石墨層相互交錯形成孔徑和開孔都很小的微孔。（3）碳納米材料。如圖6-4所示，碳納米管是由碳六元環(huán)構成平面疊合而成的納米級無縫管狀結構材料，有多層管，也有單層管。圖6-4多壁碳納米管的掃描電鏡圖碳納米管具有類似石墨的層狀結構，許多結構性質都有利于鋰離子的嵌入，同時根據(jù)試驗發(fā)現(xiàn)它具有很高的充電比容量，可達1000mA·h/g。碳納米管的充電比容量可能遠大于石墨。2.鈦酸鋰目前，鋰離子電池的負極材料大多采用各種嵌鋰碳材料。但是碳電極的電勢與金屬鋰的電勢很接近，當電池過充電時，碳電極表面易析出金屬鋰，會形成枝晶而引起短路；溫度過高時易引起熱失控等。同時，鋰離子在反復的插入和脫嵌過程中，會使碳材料結構受到破壞，從而導致容量的衰減。故鈦酸鋰作為負極材料得到了較多的應用。1）鈦酸鋰的結構和電化學性能尖晶石Li4Ti5O12是一種“零應變”插入材料，它以優(yōu)良的循環(huán)性能和極其穩(wěn)定的結構而成為鋰離子電池負極材料中受到廣泛關注的一種材料。鈦酸鋰的晶體結構如圖6-5所示。Li4Ti5O12相對于金屬鋰的電極電位為1.55V，反應有著十分平坦的充放電平臺，超過反應全過程的90%，這表明兩相反應貫穿整個過程，充放電的電壓接近。Li4Ti5O12可以與鎳酸鋰、鈷酸鋰、錳酸鋰等高電勢（約為4V）的正極活性材料構成開路電壓為2.4~2.5V的電池。鈦酸鋰作為電池負極材料，相對于石墨等碳材料來說，具有安全性好、可靠性高和壽命長等優(yōu)點，因此可以在新能源汽車等方面得到應用。2）鈦酸鋰的合成方法鈦酸鋰的合成方法主要有固相反應法和溶膠-凝膠法等。固相反應法適合規(guī)?；a(chǎn)，但固相反應法的產(chǎn)物一般為微米級顆粒，粒度分布不均勻，通常需要進行深度粉碎和精細分級才能獲得綜合性能較好的目標產(chǎn)物。溶膠-凝膠法可以使反應物在原子水平上混合，并且反應溫度低、時間短，可以合成的超細或納米晶產(chǎn)物，所以用溶膠-凝膠法合成的鈦酸鋰的各項性能明顯優(yōu)于用固相反應法合成的鈦酸鋰。3）鈦酸鋰的摻雜改性對鈦酸鋰進行摻雜改性除了可以提高材料的導電性，降低電阻和極化，還能降低其電極電勢，提高電池的能量密度。摻雜改性一方面可以對材料進行體摻雜，另一方面可以直接引入高導電相。為提高材料的電子導電能力，可以在材料中引入自由電子或電子空穴。資訊三動力鋰離子電池的電解液1.動力鋰離子電池對電解質的要求用于鋰離子電池的電解質應當滿足以下基本要求。（1）在較寬的溫度范圍內(nèi)離子導電率高，鋰離子遷移數(shù)大，以減少電池在充放電過程中的濃差極化。（2）熱穩(wěn)定性好，以保證電池在合適的溫度范圍內(nèi)操作。（3）電化學窗口寬，最好有0~5V的電化學穩(wěn)定窗口以保證電解質在兩極不發(fā)生顯著的副反應，滿足在電化學過程中電極反應的單一性。（4）代替隔膜使用時，還要具有良好的力學性能和可加工性能。（5）價格成本低。（6）安全性好，閃點高或不燃燒。（7）無毒物污染，不會對環(huán)境造成危害。以上這些都是衡量電解質性能必須考慮的因素，也是實現(xiàn)鋰離子電池高性能、低內(nèi)阻、低價位、長壽命和安全性的重要前提。電解液作為電池的重要組成部分，在正、負極之間起著輸送離子傳導電流的作用，對電池的性能有很大影響。常用的電池電解液有水系電解液和有機電解液。從相態(tài)上來分，鋰離子電池電解液可分為液體電解質、固體電解質和熔鹽電解質三類，如圖6-6所示。圖6-5鈦酸鋰的晶體結構圖6-6鋰離子電池電解液按相態(tài)分類2.動力鋰離子電池用有機液體電解質1）常用有機溶劑能夠溶解鋰鹽的有機溶劑有很多。在鋰離子電池體系中，有機溶劑應在相當?shù)偷碾妱菹路€(wěn)定或不與金屬鋰反應，因此必須是非質子溶劑；而且要求極性高，能溶解足夠的鋰鹽，得到高的電導率。溶劑的熔點和沸點與電池體系的工作溫度密切相關，它反映溶劑的一些物理性能，如分子結構和分子間作用力等。溶劑熔點低，沸點高，工作溫度范圍寬。希望單一溶劑能在-20℃到室溫范圍內(nèi)均能保持液體的狀態(tài)。當溶解電解質鋰鹽后，熔點會下降，沸點升高。部分有機溶劑的物理性能見表6-4。表6-4部分有機溶劑的物理性能（除非特殊指明，一般為25℃）續(xù)表

從溶劑角度來看，要獲得性能良好的電解質溶液，溶劑必須盡可能滿足下述要求。（1）溶劑必須是非質子性溶劑，以保證在足夠負的電勢下的穩(wěn)定性（或不與金屬鋰反應），而在極性溶劑中溶解鋰鹽可提高鋰離子電導率。（2）介電常數(shù)高，黏度低，從而使電導率高。（3）溶劑的熔點、沸點和電池體系的工作溫度是直接相關的，要使電池體系有盡可能寬的工作溫度范圍，則要求溶劑有低的熔點和高的沸點，同時蒸汽壓要低。有機溶劑的種類很多，根據(jù)溶劑酸堿性的強弱和介電常數(shù)的大小，有機溶劑的分類如圖6-7所示（括號內(nèi)前一個數(shù)字是電離常數(shù)，后一個數(shù)字是相對介電常數(shù)）。2）有機電解質鋰鹽（1）四氟硼酸鋰。四氟硼酸鋰的主要合成方法有固相氣相法、水溶液法和非水溶液法。一般四氟硼酸鋰的雜質含量較高，很容易與鋰電池電極材料中的活性物質發(fā)生反應，導致放電容量降低，內(nèi)阻增大，使用壽命縮短等，因此必須將其純化。圖6-7有機溶劑的分類（2）六氟磷酸鋰。六氟磷酸鋰的電導率最高，通過適當處理能夠避免分解及電解質聚合，所以目前鋰離子電池基本上采用六氟磷酸鋰為電解質鹽。六氟磷酸鋰的制備方法主要有三種：傳統(tǒng)方法、絡合法和溶液法。（3）三氟甲基磺酸鋰。三氟甲基磺酸鋰與四氟硼酸鋰和六氟磷酸鋰相比，熱穩(wěn)定性更好。一般制備的三氟甲基磺酸鋰含有較多的雜質，需要經(jīng)過純化。3）有機電解質常用添加劑在電解液中加入添加劑，可以改善界面特性，提高電解液的導電能力，有的添加劑還具有過充電保護作用。（1）改善界面特性的添加劑。用石墨作為鋰離子電池的負極時，在含醚、直鏈烷基碳酸鹽的電解質溶液中，石墨電極不能可逆地插入鋰離子。溶劑分解會在石墨電極的表面形成一層保護膜，如果在電解液中加入合適的添加劑，可以改善表面膜的特性，能使表面膜變得薄而致密。由無機添加劑形成的表面膜更容易通過非溶劑化的鋰離子，組織溶劑的共嵌入。常用的無機添加劑有CO2、N2O、SO2等，其中CO2可以在石墨的表面形成Li2CO3膜。表6-5鋰離子電池碳材料在不同電解液體系中的容量特性（2）電解液組成對正極性能的影響。鋰離子電池的電解質溶液對正極（主要是鈷酸鋰、鎳酸鋰、錳酸鋰等體系）的性能有很大影響，主要是電解液會在正極表面被氧化分解。電解液的離子電導率對放電比容量有重要影響，但并不和電導率的順序完全一致，而且電解液的組成對不同的氧化物電極的影響也不同。3.動力鋰離子電池用固體電解質用液體電解質安裝的鋰離子電池在使用過程中逐漸暴露出易生長枝晶、漏液、安全性差等問題。以聚合物電解質代替液體電解質是鋰離子電池發(fā)展的一個重要里程碑。聚合物電解質廣泛定義為含有聚合物材料且能像液體一樣導電的電解質，其主要優(yōu)點是無漏液，電池的尺寸形狀容易設計，電池安全性大為提高。聚合物電解質按聚合物的形態(tài)可分為固體聚合物電解質和凝膠聚合物電解質，每一類按基體聚合物的材料又可以進一步再分，如圖68所示。在交聯(lián)型凝膠聚合物電解質中，化學交聯(lián)是由化學鍵而形成的，不受溫度和時間的影響，熱穩(wěn)定性好，如圖6-9（a）所示；物理交聯(lián)是由于分子間存在相互作用力而形成的，當溫度升高或長時間放置后，因作用力減弱而發(fā)生溶脹、溶解，導致增塑劑析出，如圖6-9（b）所示。圖6-8聚合物電解質的分類圖6-9交聯(lián)型凝膠聚合物電解質的兩種交聯(lián)結構模型資訊四鋰離子電池的特點及應用1.鋰離子電池的特點1）鋰離子電池的優(yōu)點（1）能量密度高。（2）平均輸出電壓高（約3.6V）。（3）輸出功率大。（4）自放電小。（5）沒有鎳鎘電池和鎳氫電池一樣的記憶效應。（6）循環(huán)性能優(yōu)越。（7）可快速充放電。（8）充電效率高，可達100%。（9）工作溫度范圍寬。（10）殘留容量的測試比較方便。（11）不需維修。（12）沒有環(huán)境污染。（13）使用壽命長。2）鋰離子電池的缺點（1）成本高。（2）必須有特殊的保護電路，以防止過充電。（3）與普通電池的相容性差。同優(yōu)點相比，鋰離子電池的這些缺點并不是主要問題。目前，鋰離子電池常用的領域為電子產(chǎn)品，如手機、筆記本電腦、微型攝像機、IC卡、電子翻譯器、車載產(chǎn)品等；另外，在其他一些重要的領域（如電動交通工具、航空航天、軍事等）中也正在使用。2.鋰離子電池在交通工具方面的應用鋰離子電池在交通工具方面的應用主要是電動汽車、混合動力汽車及燃料電池汽車。1）電動汽車電動汽車與傳統(tǒng)的內(nèi)燃機汽車相比具有明顯的優(yōu)勢。為了延長充電一次的行駛距離，需要使用高能量密度的電池；而要得到更高的加速能力，則必須具有高輸出功率，以實現(xiàn)快速充電；同時，殘留容量應容易表示，以便及時充電或更換充好電的電池。綜合上述因素，鋰離子電池在庫侖效率和能量效率方面優(yōu)于其他蓄電池，可作為理想的牽引