锂离子电池的制备及性能测试
锂离子电池正极材料LiCoO_2的制备及电化学性能测试
第4期
徐秋红等 : 锂离子电 池正极材料 L iCoO2 的制备及电化学性能测试
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状晶体, CoOOH 为块 状晶 体; 相对 于
2
- Co ( OH ) 2 , 其 颗粒 比较 细小 , 这与 X 射线 衍 射结 果一 致. 而
- Co( OH ) 和 Co OOH 经过煅烧后, 其边缘都开始球化, 而且粒径均有所增加 . 由图中还可看出, 由后者合 成的 L iCoO2 颗粒相对较均一.
. 前者在 750
, 而后者在 650
以后 , 基本没有失
重现象, 表明完全形成了 LiCoO 2 . 由以上分析可知, 用 3 价的 CoOOH 为前驱体来合成 L iCoO 2 所需的煅烧
合成的前驱体 - Co( OH ) 2 和 Co OOH 及以它们为前驱体制得的 LiCoO 2 的 XRD 图如图 2 所示. 可以 看出 , 由不同前驱体合成的 LiCoO 2 , 其峰位基本相同, 峰数也相同 , 属六方晶系中的 - NaF eO 2 层状结构 ( R- 3m) . 以 - Co( OH ) 2 为前驱体制得的 L iCoO2 在 18. 89 ∀、 37. 38 ∀、 45. 21 ∀出现了对应的( 003) 、 ( 101) 和( 104) 特征峰 , 而由 Co OOH 合成的 L iCo O2 则分别出现在 18. 90 ∀、 37. 38 ∀、 45. 23 ∀, 说明由后者合成出的 产物 , 其( 003) 、 ( 104) 峰, 略向高角度方向偏移. I( 003) / I( 104) , 前者仅为 3. 26, 而后者高达 6. 48, 说明尽管 前者的衍射峰较强, 但后者的层状结构更完美 . 由以上分析可以看出 , 尽管合成的前驱体在结构上有较大的 差别 , 但由它们制得 L iCoO 2 , 其结构并没有太大的差别. 2. 3 扫描电镜 ( SEM) 分析 图 3 是 - Co( OH ) 2 、 Co OOH 和 L iCoO 2 的扫描电镜照片 . 从图中可以看出 , - Co( OH ) 2 为六方形片
锂离子电池的性能测试和评估方法
锂离子电池的性能测试和评估方法锂离子电池被广泛应用于电动工具、电动汽车、智能手机等领域，其性能测试和评估是确保其安全和可靠性的关键。
本文将介绍锂离子电池性能测试和评估的方法。
一、电池参数测量电池参数包括电压、容量、内阻等。
电压测量通常使用万用表或示波器进行，容量测量一般采用两种方法：恒流放电和恒压充电。
内阻测量可以使用交流阻抗或恒流放电两种方法。
二、循环寿命测试循环寿命测试是评估锂离子电池性能的重要方法。
这种测试是通过多次充放电循环模拟实际使用条件，来检测电池的使用寿命和容量衰减情况。
循环寿命测试一般通过三种方式进行：标准循环测试、特殊测试和实际使用情况测试。
三、温度性能测试锂离子电池的性能会受到温度的影响，因此在评估其性能时需要测试其温度性能。
这种测试通过在不同温度下进行充放电循环来模拟实际使用情况，并通过分析性能曲线来获得电池的温度特性。
四、安全性测试锂离子电池的安全性是重要的考量因素之一。
安全性测试主要包括高温暴露测试、穿刺测试和外力碰撞测试等。
通过这些测试可以评估锂离子电池的耐受性和耐用性，以及发生意外时的安全性能。
总的来说，锂离子电池性能测试和评估方法不仅仅局限于上述几种，还有其他的测试方法，如电化学阻抗谱分析法、电容分布分析法等。
但无论采用哪种方法，测试环境应该符合实际使用情况，并确保测试过程有足够的科学性和准确性。
随着科技的不断发展，锂离子电池的应用领域不断扩大，未来发展趋势和前景非常广阔。
一方面，锂离子电池在电动汽车、无人机和航空航天等领域的应用前景非常广阔。
尤其是在电动汽车领域，全球汽车市场逐渐向电动化转型，锂离子电池在其中有着不可替代的作用。
预计未来锂离子电池在电动汽车领域的市场规模将越来越大，技术也会不断推进，而锂离子电池在无人机领域的应用也在不断扩张。
另一方面，锂离子电池的研发方向主要是提升容量、增强安全性和延长寿命等方面。
未来，锂离子电池受欢迎的一个原因是很容易控制它的化学结构，使其在容量、安全性和生命周期方面进行研究。
锂电池性能测试简介
锂电池性能测试简介锂离子电池具备如下几个特性高能量密度、高操作电压、高输出功率、快速充电及低公害.所以虽然在单位能量价格上比起其它电池仍然偏高但仍为近年来各种先进电池中最被重视的商品化电池.所以在此以介绍锂离子电池为主. 1、极板性能测试锂离子电池一般是由正极含锂氧化物与负极碳材搭配组成.在组装一批新电池前正、负极材料将会被个别的制作Coin Cell半电池如LiMn2O4/Li半电池,藉此来测试单位电容量及充放电特性.藉由定电位仪所测得的电容量C-电压V变化关系.可从C-V曲线的最佳电位区间来决定充电截止电压与放电截止电压,再以实际活化物总量换算理论电容量,并估算充放电电流值.1、定电流定电压充电充电开始：以一定电流进行充电,待电池充电电压达设定值时再以设定电压值进行充电之方式.当锂离子电池于不当的电压充电时极易影响到循环寿命甚至将使电解液分解而产生危险.因此不能使用像镍镉、镍氢电池所通用的定电流充电法,以避免上述的问题.锂离子电池较宜使用定电压充电法,但必须有精确充电截止电压位准控制,否则仍会有充电不足或循环寿命降低的问题.准定电压式充电就是一例.定电流定电压充电法CC-CV既有CC充电的速率充电即可达充电截止电压又有CV的精准.曲线C-V曲线是描充电池在充电、放电过程中电压及电容量间的关系.充电曲线能让工程师了解如何设计电池充电器,而放电曲线能使工程师在设计电路时正确的掌握电池的特性.例如最佳的工作电压、不同温度C-rate下的电池电容量.我们也可从电池目前的电压对照C-V 曲线：以斜率大小负值概略估算电池的残存容量Residual Capacity.因此C-V 曲线是了解电池的重要工具. 2、分电池Cell 性能测试已组装之分电池,俗称单位电池以下简称电池.在组装后静置8-12小时后为让电解液充份浸润极板,即依下列程序进行测试作业.3、测量电池内部阻抗电池上架化成俗称活化之前及下架后皆经测量电池阻抗值.待测试后此数据合并电池电容量值以为电池组分级选之用.一般状况下,电池阻抗愈低,电池性能愈好,整体表现也愈佳. 2.电池化成活化Formation锂离子电池的化成：除了是使电池作用物质藉第一次充电转成正常电化学作用外也是使负极极板生成钝化膜的重要程序.一般相信钝化膜在锂离子电池的电化学反应中对于电池的稳定扮演着相当重要的角色.也因此各电池制造商除将材料及制程列为机密外化成条件也被列为该公司电池制造的重要机密.相同于极板测试：将电池实际活化物总量换算理论电容量,以低C-rate 作为充电电流值.☆以定额电流将电池在N 小时内做完全放电获得在此电流下之N 小时率容量C N .因此充、放电电流可以C-rate 即C N 的系数来表示其大小,关系如下式：I=M C NI ：充、放电电流大小mA M ：倍率C-ratehr -1C：N小时内完全放电的额定电容量mAhrN=300mAhr,则C-rate为之充、放电电流大小将例如：电池之5小时率容量C5是：I=M C= hr-1300mAhr=150mA5电池化成过程中会有大量的能量耗损,最可能是用于钝化膜的形成.3.电池电容量测试一般电池电容量测试是选取化成后电池三组每组3至5颗再依下列步骤进行充放电.充放电过程以10分钟为一个取样单位记录每一电池的电池电压、充放电流另外对充、放电容量采取积分记录.电池化成后最初的几次充放电会因为电池的不可逆反应使得电池的放电电容量在初期会有减少的情形.电池的放电电容量自向下减少.待电池电化学状态稳定后电池容容量即趋平稳.因此有些化成程序亦包含了数十次的充放电循环以达到稳定电池的目的.不同C-rate的放电会影响到放电容量.4.循环寿命测试选取化成后电池三组每组3到5颗依下列步骤充放电.充放电过程以20分钟为一个取样单位记录每一电池的电池电压、充放电流另外对充、放电容量采取积分记录.于测试结束后将各电池之放电电容量除以标称电容量.由测试结果可得知不同C-rate放电会影响到电池的循环寿命.5.自放电率测试选取化成后电池四组每组2到3颗并依下列步骤充电.每隔7日放电一组如下列步骤放电记录平均每一电池的电池压压、充放电流另外下放电容量采取积分记录.于第28日完成自放电率测试由结果可看出锂离子电池的自放电率每月不超过5%.6.温度测试一般温度测试是选取化成后电池九组每组2到3颗在不同温度下依序完下列步骤充放电.充放电过程以20分钟为一个取样单位记录每一电池的电池电压、充放电电池另外对充、放电容量采取积分记录.电能的储存与释放是由电化学的反应而来温度高低会直接影响化学反应速率尤其在低温及高温下特别明显.一般来说-20° C~0° C较不适合电池反应在-10° C环境下充放电使得电池的放电电容量比室温下减少将近25^.高温下虽没有明显变化但长期下来将会影响到电池循环寿命.倒是建议可在温度测试时一并加入不同温度下的自放电率看看会不会有明显的差异.7.性能测试之安全注意事项研发单位或学术研究所使用的专业充放电机具应该具个电池安全限制的设定功能.例如超过电压、电流、温度的安全设定范围时充放电机应该停止作业.此目的可有效防止因人为过失、程序设计失当或电池瑕疵所产生的危害.如众所知,锂离子电池因不当的过充或过放皆会造池或是设备的伤害、甚至人员遭受损伤.轻者电池功能丧失稍重者超出压力阀限制使敬害气体及电解液外漏如为电池瑕疵甚至有可能燃烧起火.又如逆充电极性接反将破坏电池化学性能而丧失机能.因此安全限制定要详查再三而电池上架也应该谨慎.一般电池测试作业尤其是电池循环寿命测试动辄数周或数月.因此应该有定期的检查作业来稽核如工业安全卫生自动检查作业并能详载记录以确保场所安全.结论电池性能测试是研发单位、制造商内部的作业流程主要目的是为提供电池性能数据做为材料、制程改进或提供客户设计开发商品的依据.如再多做各项安全测试将会使使用者获得更多的保障.C是以电池标称容量对照电流的一种表示方法如电池是1000mAh的容量1C 就是充电电流1000mA就是10mA.。
实验八锂离子电池制备及性能测试实验指导书
实验一：锂离子电池制备及性能测试实验学时：6实验类型：综合实验要求：必修一*实验目的(1)了解锂离子二次电池的工作原理；(2)了解电解质溶液的导电机理和锂离子电池电极材料的合成方法；(3)掌握扣式锂离子电池电极的制备工艺及电池的装配过程；(4)掌握锂离子电池电性能测试方法。
二・实验内容扣式锂离子电池电极的制备工艺及电池的装配过程和扣式锂离子电池电化学性能测试。
三、实验原理、方法和手段液态锂离子二次电池通常采用层状复合氧化物为正极，人造石墨或者天然石墨为负极，充放电过程中通过锂离子的移动实现。
以商品化的液态电解质锂离子电池为例，如下图1」正极材料和负极材料分别为LiFePO4和石墨，以LiPF6・EC-DEC为电解液，其电池工作原理如下：锂离子电池实质上是一种锂离子浓差电池，正负电极由两种不同的锂离子嵌入化合物组成。
正极材料是一种嵌锂式化合物，在外界电场作用下化合物中的Li从晶体中脱出和嵌入。
当电池充电时，Li+离子从正极嵌锂化合物中脱出，经过电解质溶液嵌入负极化合物晶格中，正极活，性物处于贫锂状态；电池放电时，Li+则从负极化合物中脱出，经过电解质溶液再嵌入正极化合物中，正极活f生物为富锂状态。
为保持电荷平衡，充放电过程中应有相同数量的电子经外电路传递，与Li—起在正、负极之间来回迁移，使正、负极发生相应的氧化还原反应，保持一定的电位。
工作电位与构成正、负极的可嵌锂化合物的化学性质、Li+离子浓度等有矢。
在正常充放电过程中，负极材料的化学结构不变。
因此，从充放电反应的可逆性看，锂离子电池反应是一种理想的可逆反应。
锂离子电池在工作电位与构成电极的插入化合物的化学性质、Li+的浓度有尖。
CurrentElectron▼充电：L I F C PO A - xLi+・ M ・X F C PO A + (l-x)LiFePO4放电：F C PO A + xLi八 + M ・xLiFePO^ + (l-x)FePO4图1・1・锂离子电池工作原理＞ LiFePO4为正极‘石墨为负极.研究表明，Li+的脱嵌过程是一个两相反应，存在着LiFePCU和FePCU两相的转化，充电时，铁离子从FeOc层面间迁移出来，经过电解液进入负极，发生FJ+ TFJ+的氧化反应，为保持电荷平衡，电子从外电路到达负极。
高性能锂离子电池负极材料的制备及其性能的研究PPT课件
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谢谢聆听
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碳基负极材料
常见的碳基负极材料有：石墨、硬碳、软碳等。对碳基材料进 行改性的方法常有：机械研磨、表面包覆、表而氧化、掺杂等。碳 基材料首次充放电效率高、导电性好、不可逆容量低、电极电势较 低且价格低廉来源广。但碳基材料比容量低难以满足现在越来越高 的能量需求。
钛基负极材料
常见的钛基负极材料为：TiO2、Li4Ti5O12。钛基材料的常见合 成方法有：水热合成法、溶胶-凝胶法、模板法、电化学阳极氧化 法、液相沉淀法、超声合成法等。TiO2 较高的嵌锂离子电位(1.5～ 1.8 V)，可以避免锂枝晶的生成，然而TiO2本身是半导体，导电性 差；Li4Ti5O12由于在嵌锂离子时具有零应变(体积变化约 0.2%)特性 ，具有较正的理论嵌锂离子电位(1.55 V，vs. Li/Li+)，被认为是一 种理想的锂离子电池负极材料；然而， Li4Ti5O12导电性差，导致 其大电流倍率性能差为提高材料的电子导电性，目前的研究主要 集中在掺杂和表面修饰。
• 1980 年，Armand 率先提出锂蓄电池负极不再采用金属锂，而是正负极均采 用能让锂离子自由脱嵌的活性物质TiS2。从此以后，锂离子电池得到了迅猛 的发展。
• 1990 年日本的索尼(Sony)公司率先开发了首个商用锂离子电池，随后革新了 电子产品的新面貌，它是把锂离子嵌入碳中形成负极，取代传统锂原电池的 金属锂或锂合金作负极。
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研究内容以及方案
需要解决的问题
a)硅负极方面：
1（减缓体积膨胀）电化学储锂时，由于硅原子结合锂原 子得到合金相的过程对应的材料体积变化大（~400%）引起 的电极可逆容量的迅速衰减。
锂离子电池工作原理实验报告
锂离子电池工作原理实验报告一、实验目的本实验旨在通过观察和探究锂离子电池的工作原理，深入了解锂离子电池的结构、原理及性能特点，从而进一步提高对锂离子电池的认识。
二、实验器材和试剂1. 锂离子电池（正极、负极、电解质等组成部分）2. 示波器3. 万用表4. 直流稳压电源5. 连接线等三、实验步骤1. 准备好实验器材和试剂，确保实验环境安全。
2. 将示波器、万用表等连接至电池的正负极，接通直流稳压电源。
3. 调节直流稳压电源输出电压，观察示波器的波形变化。
4. 通过示波器和万用表的数据，分析锂离子电池的工作原理，并进行记录。
四、实验结果与分析1. 在实验中观察到锂离子电池正常工作时电位差的变化，示波器显示出一定的电压波形。
2. 通过实验结果分析，锂离子电池的正负极在放电和充电过程中的电子传递情况，以及电解液中锂离子的扩散和嵌入行为。
3. 锂离子电池的工作原理主要由正极、负极和电解质三个基本部分共同协作完成，其中锂离子在正负极之间来回转移，从而实现电能的转换和储存。
五、实验结论通过本次实验，深入了解了锂离子电池的工作原理，包括正负极的材料、电解液的特性、电子和锂离子的传递规律等内容。
锂离子电池作为一种高效、轻量的电池，具有很高的能量密度和循环寿命，广泛应用于手机、笔记本电脑、电动汽车等领域。
对锂离子电池的深入了解，有助于提高电池的使用效率和安全性。
六、参考文献1. 《电化学动力学与锂离子电池》2. 《新型锂离子电池材料与技术》3. 《电池工程》以上为本次锂离子电池工作原理实验报告，希望能对锂离子电池的研究和开发有所帮助。
锂离子电池生产工艺流程
锂离子电池生产工艺流程一、前驱体制备锂离子电池的前驱体通常是正极材料、负极材料和电解液。
正极材料一般采用钴酸锂、镍酸锂等化合物，负极材料则为石墨、硅等。
在正极材料的制备过程中，需要按照一定比例混合原料，然后进行固相反应或湿法合成。
随后，通过球磨或其它方式将颗粒大小调整到要求的范围内。
在负极材料的制备过程中，一般会使用机械研磨、混合球磨等方法，将石墨和添加剂混合并研磨得到所需颗粒。
二、电极制备电极的制备主要包括浆料制备、电极涂布、干燥、成型等过程。
首先，将前驱体和导电剂、粘结剂等混合，制备成粘度适宜的浆料。
然后，将浆料涂布在铝箔或铜箔基片上，并通过匀胶刀或导刀使其形成均匀的电极层。
接下来，将电极进行干燥和成型，常用的方法有烘箱干燥和辊压成型。
在这一过程中，需要控制干燥温度和时间，以及辊压的压力和速度，确保电极的厚度和密度符合要求。
三、装配装配是将正极、负极和隔膜按照一定组合方式叠放在一起，并加入适量的电解液，形成电池的核心结构。
装配过程主要包括电池片的成型、电极的叠层、电解液的注入等步骤。
首先，将正极、负极和隔膜分别进行形状整理，然后按照正极-隔膜-负极的顺序叠放。
接下来，利用热压机或超声波焊接机将电池片压合在一起。
最后，通过真空注液或真空负压注液等方式将电解液注入电池中。
四、封装封装过程主要是将装配好的电池放入金属壳体或软包装中，并进行密封保护。
金属壳体一般由铝、钢等材料制成，而软包装则采用复合材料。
在封装过程中，首先将电池片放入壳体或软包内，然后利用封口机将封口边缘加热，使其熔化并封住电池。
此外，还需将封好的电池进行真空抽气和注入保护剂等处理，以提高电池的安全性和使用寿命。
五、测试电池生产完成后，需要进行各项测试以保证质量和性能达到要求。
测试主要包括容量测试、内阻测试、循环寿命测试、短路测试等。
容量测试可以通过充放电方式来测试电池的能量储存能力。
内阻测试可以通过交流阻抗分析仪来测量电池的内部电阻。
实验5 锂离子电池装配及表征----实验报告
实验5 锂离子电池装配及表征一．锂离子电池的工作原理锂离子电池是在以金属锂及其合金为负极的锂二次电池基础上发展来的。
在锂离子电池中, 正极是锂离子嵌入化合物, 负极是锂离子插入化合物。
在放电过程中, 锂离子从负极中脱插, 向正极中嵌入, 即锂离子从高浓度负极向低浓度正极的迁移；相反, 在充电过程中, 锂离子从正极中脱嵌, 向负极中插入。
这种插入式结构, 在充放电过程中没有金属锂产生, 避免了枝晶, 从而基本上解决了由金属锂带来的安全问题。
在充放电过程中, 锂离子在两个电极之间来回的嵌入和脱嵌, 被形象地称为“摇椅电池”(Rocking Chair Batteries), 它的工作原理如图 1.1所示。
二．锂离子电池的制备工艺和需要注意的问题1.制备工艺流程配料----和膏-----涂板----干燥-----冲片-----压片-----扣式电池的组装（具体过程见讲义）2.需要注意的问题（思考题第一题）扣式锂离子电池制备工艺的关键是和膏、电极制备、电池装配及封口。
研究发现, 和膏及电极制备工艺对活性物质是否掉粉有重要影响, 而电池的装配和封口工艺则是影响扣式锂离子电池充放电性能的主要因素。
（2）当正极原料配比固定时, 对极片质量影响最大的便是搅拌过程, 搅拌方法选择不好将会导致极片的导电性降低和极片掉粉, 极片掉粉将会直接影响电池容量等。
搅拌方式有超声波搅拌、磁力搅拌、强力搅拌以及手工研磨。
经研究发现采用强力搅拌和超声波搅拌得到的极片质量最好, 而在本实验中我们使用的搅拌效果最差的手工研磨, 这很难得到好的结果。
所以在和膏时要注意搅拌方式的选择。
（3）干燥温度和时间选择不适也会导致极片掉粉, 干燥的目的是为了除去膏体中大量的溶剂NMP 以及在配膏过程中吸收到的水分, 温度和时间都应选择合适。
压片时压力要选择适中, 压片的目的主要有两个: 一是为了消除毛刺, 使极片表面光滑、平整, 防止装配电池时毛刺穿透隔膜引起短路; 二是增强膏和集流体的强度, 减小欧姆电阻。
实验八 锂离子电池制备及性能测试实验指导书
实验一：锂离子电池制备及性能测试实验学时：6实验类型：综合实验要求：必修一、实验目的(1）了解锂离子二次电池的工作原理；(2）了解电解质溶液的导电机理和锂离子电池电极材料的合成方法；(3）掌握扣式锂离子电池电极的制备工艺及电池的装配过程；(4）掌握锂离子电池电性能测试方法。
二、实验内容扣式锂离子电池电极的制备工艺及电池的装配过程和扣式锂离子电池电化学性能测试。
三、实验原理、方法和手段液态锂离子二次电池通常采用层状复合氧化物为正极，人造石墨或者天然石墨为负极，充放电过程中通过锂离子的移动实现。
以商品化的液态电解质锂离子电池为例，如下图1- 1，正极材料和负极材料分别为LiFePO4和石墨，以LiPF6- EC-DEC为电解液，其电池工作原理如下：锂离子电池实质上是一种锂离子浓差电池，正负电极由两种不同的锂离子嵌入化合物组成。
正极材料是一种嵌锂式化合物，在外界电场作用下化合物中的Li 从晶体中脱出和嵌入。
当电池充电时，Li+离子从正极嵌锂化合物中脱出，经过电解质溶液嵌入负极化合物晶格中，正极活性物处于贫锂状态；电池放电时，Li+则从负极化合物中脱出，经过电解质溶液再嵌入正极化合物中，正极活性物为富锂状态。
为保持电荷平衡，充放电过程中应有相同数量的电子经外电路传递，与Li+一起在正、负极之间来回迁移，使正、负极发生相应的氧化还原反应，保持一定的电位。
工作电位与构成正、负极的可嵌锂化合物的化学性质、Li+离子浓度等有关。
在正常充放电过程中，负极材料的化学结构不变。
因此，从充放电反应的可逆性看，锂离子电池反应是一种理想的可逆反应。
锂离子电池在工作电位与构成电极的插入化合物的化学性质、Li+的浓度有关。
充电：LiFePO4 - xLi+ - xe- →xFePO4 + (1-x)LiFePO4放电：FePO4 + xLi+ + xe- →xLiFePO4 + (1-x)FePO4图1- 1. 锂离子电池工作原理，LiFePO4为正极，石墨为负极.研究表明，Li+的脱嵌过程是一个两相反应，存在着LiFePO4和FePO4两相的转化，充电时，铁离子从FeO6层面间迁移出来，经过电解液进入负极，发生Fe2+→Fe3+的氧化反应，为保持电荷平衡，电子从外电路到达负极。
锂离子电池生产工艺流程详解
锂离子电池生产工艺流程详解锂离子电池作为目前最常用的电池类型之一，其生产工艺已经非常成熟。
它的生产工艺需要许多步骤和环节，下面我们来详细了解一下锂离子电池生产工艺流程。
一、电池正负极材料制备1.正极材料制备锂离子电池的正极材料通常有三种：钴酸锂、锰酸锂和三元材料。
这些材料需要通过化学方法和物理方法进行制备。
钴酸锂制备：将钴碳酸和碳酸锂一起加入反应釜中，加入稀酸和腐蚀剂煮沸反应，然后蒸发水分得到钴酸锂。
锰酸锂制备：将锰碳酸和碳酸锂一起加入反应釜中，加入稀酸和腐蚀剂煮沸反应，然后蒸发水分得到锰酸锂。
三元材料制备：将镍酸锂、钴酸锂和锰酸锂混合在一起，加入稀酸和腐蚀剂煮沸反应，然后蒸发水分得到三元材料。
2.负极材料制备锂离子电池的负极材料通常为石墨，制备方法为：将天然石墨研磨成粉末，然后加入粘合剂、导电剂等材料，混合均匀后进行成型。
二、电池组件制备1.正负极片制备将正极材料和负极材料分别涂覆在铝箔和铜箔上，然后将它们一层一层叠合在一起，形成正负极片。
2.隔膜制备将聚丙烯材料加入溶剂中，制成聚丙烯膜，然后在聚丙烯膜表面涂覆聚合物电解质，制成隔膜。
3.电解液制备锂离子电池的电解液通常为有机溶剂，例如碳酸二甲酯、碳酸乙酯等。
电解液还需要添加锂盐，通常为氟化锂或磷酸锂等物质。
三、电池组装1.正负极片堆叠将正负极片和隔膜一层一层堆叠，形成电池芯。
2.注入电解液将电池芯浸泡在预先准备好的电解液中，使电解液充分渗透到电池芯中。
3.封口在注入电解液后，需要对电池进行封口，避免电解液泄漏。
四、成品测试将已经组装好的电池进行各种测试，如容量测试、内阻测试、循环寿命测试等。
五、包装和出厂将测试合格的电池进行包装，如塑料、纸盒等包装，然后成品出厂。
以上就是锂离子电池生产工艺的详细流程，生产工艺环节多且繁琐，需要高度的科学精神和技术水平的支持。
因此，锂离子电池生产工艺的研究和提升，对于电池的性能和使用效果都有非常重要的影响。
锂离子电池的发展历程虽然只有30多年，但其在可再生能源、电子产品、电动汽车等领域的应用增速却是非常迅猛的。
锂离子电池硬碳负极材料的制备及性能表征
锂离子电池硬碳负极材料的制备及性能表征王春梅;赵海雷;王静;王捷;吕鹏鹏【摘要】以蔗糖为原料,采用水热法制备了硬碳(HC)负极材料.通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、恒电流充放电测试等方法研究了溶液浓度和热处理温度对材料相结构、颗粒形貌及电化学性能的影响.结果表明,随溶液浓度的提高,硬碳粉体颗粒度逐渐加大.但过低浓度制备的纳米硬碳颗粒易团聚,过高浓度易引起颗粒的异常长大.热处理温度过低材料表面会残存有机物,而温度太高易导致颗粒长大,这些都不利于材料电化学性能的发挥.蔗糖溶液浓度为5％(质量分数)、热处理温度为700℃时制备的硬碳,颗粒细小且分布均匀,表现出较高的可逆比容量(～260mAh/g)、优异的倍率性能和循环稳定性.【期刊名称】《电源技术》【年(卷),期】2013(037)011【总页数】4页(P1932-1935)【关键词】硬碳;合成参数;负极材料;锂离子电池【作者】王春梅;赵海雷;王静;王捷;吕鹏鹏【作者单位】北京科技大学材料科学与工程学院,北京100083;北京科技大学材料科学与工程学院,北京100083;新能源材料与技术北京市重点实验室,北京100083;北京科技大学材料科学与工程学院,北京100083;北京科技大学材料科学与工程学院,北京100083;北京科技大学材料科学与工程学院,北京100083【正文语种】中文【中图分类】TM912.9碳材料作为电化学嵌锂宿主材料的研究一直是锂离子电池负极材料研究的重点。
石墨类碳负极材料具有电极电位低（＜1.0 V vs.Li/Li+）、循环寿命长、安全性好且价格低廉等优点[1]，成为目前商业化锂离子电池的主要负极材料。
但石墨类负极材料由于具有层状结构，与电解液的相容性较差，在充放电的过程中易发生溶剂离子共嵌入现象而引起结构破坏，从而影响石墨负极材料的循环稳定性和库仑效率[2]。
同时，石墨的各向异性结构特征，限制了锂离子在石墨结构中的自由扩散，制约了石墨负极电化学容量的发挥，尤其是影响了石墨负极材料的倍率性能。
实验三锂离子电池的装配及其电化学性能测试
实验三锂离子电池的装配及其电化学性能测试一、实验目的1．了解扣式锂离子电池的装备过程；2．了解锂离子电池的工作原理。
二、实验原理1．锂离子电池的工作原理锂离子电池和所有的化学电源一样，主要是由正极、负极和电解质三部分组成，还包括电池壳、隔膜、正负极引线等。
锂离子电池对这些基础材料有一定的要求：正极材料要有高的开路电压，循环寿命长，比能量大；隔膜要求有一定的离子穿透性，允许锂离子通过，且有很好的耐氧化性和隔极阻止性等；负极材料也是要求比能量大，安全性好，能够进行快速的充放电；电解液要满足锂离子电导率高，电化学性能稳定，制备容易等。
锂离子电池实际上是锂的浓差电池，其原理为：在充放电过程中，Li+在正、负极的嵌入化合物中嵌入和脱嵌。
其正极材料为LiMO2（M为过渡金属），LiMn2O4或者钒的氧化物，负极材料一般用接近金属锂电池的C等可逆脱嵌锂材料，而电解液主要为无水有机溶剂。
充电时，Li+从正极脱嵌经过电解质嵌入负极，此时负极处于富锂态，正极处于贫锂态；放电时则相反，Li+从负极脱嵌，经过电解质嵌入正极，正极处于富锂态，负极处于贫锂态。
锂离子电池的工作电压与构成电极的锂离子嵌入化合物本身及锂离子的浓度有关。
因此，在充放电循环时，Li+分别在正负极上发生“嵌入-脱嵌”反应，Li+便在正负极之间来回移动，所以，人们又形象地把锂离子电池称为“摇椅电池”或“摇摆电池”。
锂离子电池表达式: (-)C n︱electrolyte︱LiM2O4(+)具体反应如下：正极反应：LiM2O4Li(1-x) M2O4 + xLi+ + xe-负极反应：nC+ xLi+ + xe- Li x C n电池反应：Li M2O4 + nC Li(1-x) M2O4 + Li x C n 2．电池的组装使用模拟纽扣电池能够方便的测试电极材料的比容量和循环性能。
其结构及装配顺序如图2.2所示。
首先将制成的正极片在120℃的真空干燥箱中干燥12h 后作为电池的正极，以锂片作为负极，聚丙烯微孔膜Celgard2032为隔膜，泡沫镍为集电器，1mol/L LiPF6的EC+DMC（体积比1:1）为电解液，在充满氩气（氧含量和水含量均小于1ppm）的真空手套操作箱中组装成LIR2025模拟纽扣电池。
扣式锂离子电池的制备及性能测试综合实验设计
关键词 ：扣式锂离子 电池 ；电池装配 ；综合实验
中 图分 类 号 ： ０ ６ ４ ６ 文献标识码 ： Ａ ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ ２ — ４ ３ ０ ５ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ６ ． ０ ０ ５
Ｐｒ ｅ ｐ ａ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｐ ｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｎ ｃ ｅ ｔ ｅ ｓ ｔ ｉ ｎ ｇ ｏ ｆ ｃ ｏ ｉ ｎ— ‘ ｔ ｙ ｐ ｅ ｌ ｉ ｔ ｈ ｉ ｕ ｍ ｉ ｏ ｎ ｂ ａ ｔ ｔ ｅ ｒ ｙ ｗｅ ｒ ｅ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｅ ｄ ｔ ｏ ｃ ｈ ｅ ｍｉ ｃ ａ ｌ ｃ ｏ ｍｐ ｒ ｅ ｈ ｅ ｎ ｓ ｉ ｖ ｅ ｅ ｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎ ｔ
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锂离子电池正极材料磷酸铁锂的制备及性能研究
锂离子电池正极材料磷酸铁锂的制备及性能研究磷酸铁锂的制备可以通过化学法、物理法和电化学法等多种方法实现。
化学法包括溶胶-凝胶法、固相反应法和水热合成法等。
其中，溶胶-凝胶法是一种常用的制备方法，它通过溶剂热分解、固相燃烧或溶胶凝胶处理等步骤制备磷酸铁锂粉体。
物理法主要包括固相合成法和高温煅烧法，通过高温下锂盐和铁盐之间的反应制备磷酸铁锂。
电化学法则是利用电化学沉积等方法在电极表面沉积磷酸铁锂。
磷酸铁锂的性能与其晶体结构和形貌有关。
研究表明，具有纳米级晶粒大小的磷酸铁锂材料具有更好的循环稳定性和电化学性能。
因此，磷酸铁锂的制备研究中也要关注材料的晶体结构和形貌调控。
常用的方法包括控制反应条件、添加表面活性剂或模板剂、改变煅烧温度等。
磷酸铁锂的性能研究主要包括电化学性能和循环寿命测试。
电化学性能测试包括循环伏安法、恒流充放电测试和交流阻抗测试等。
通过这些测试可以了解磷酸铁锂材料的比容量、充放电效率、电化学活性、内阻等性能指标。
循环寿命测试主要通过反复充放电测试来评估材料的稳定性和持久性能。
此外，磷酸铁锂的改性也是提高其性能的重要途径。
例如，通过合成碳包覆磷酸铁锂（C-LiFePO4）可以提高其导电性、离子扩散速率和循环稳定性。
碳包覆磷酸铁锂的制备可以采用碳源共沉淀法、石墨烯覆盖法和碳纳米链法等。
总之，磷酸铁锂的制备及性能研究对于锂离子电池的进一步发展具有重要意义。
通过优化制备工艺、调控材料结构和形貌、改性等方法，可以提高磷酸铁锂材料的性能，进一步提高锂离子电池的能量密度、循环寿命和安全性。
锂离子电池的制备合成及性能测定实验报告
实验二 锂离子电池的制备合成及性能测定一.实验目的1.熟悉锂离子电极材料的制备方法，掌握锂离子电极材料工艺路线；2.掌握锂离子电池组装的基本方法；3.掌握锂离子电极材料相关性能的测定方法及原理；4.熟悉相关性能测试结果的分析。
二.实验原理锂离子电池的结构与工作原理：所谓锂离子电池是指分别用二个能可逆地嵌入与脱嵌锂离子的化合物作为正负极构成的二次电池。
人们将这种靠锂离子在正负极之间的转移来完成电池充放电工作的，独特机理的锂离子电池形象地称为“摇椅式电池”，俗称“锂电”。
以LiCoO 2为例：⑴电池充电时，锂离子从正极中脱嵌，在负极中嵌入，放电时反之。
这就需要一个电极在组装前处于嵌锂状态，一般选择相对锂而言电位大于3V 且在空气中稳定的嵌锂过渡金属氧化物做正极，如LiCoO 2、LiNiO 2、LiMn 2O 4、LiFePO 4。
⑵为负极的材料则选择电位尽可能接近锂电位的可嵌入锂化合物，如各种碳材料包括天然石墨、合成石墨、碳纤维、中间相小球碳素等和金属氧化物，包括SnO 、SnO 2、锡复合氧化物SnBxPyOz(x=0.4～0.6，y=0.6～0.4，z=(2＋3x ＋5y)/2)等。
三.实验装置及材料1.实验装置：恒温槽，冰箱，搅拌器，管式电阻炉，真空干燥箱，鼓风干燥箱，铁夹，分液漏斗，研钵，烧杯，pH 试纸，循环水真空泵，漏斗，抽滤瓶，滤纸，玻璃皿，温度计；2.实验材料：乙醇，醋酸镍，醋酸钴，醋酸锰，碳酸钠，去离子水，氨水，乙炔黑，PVDF ，NMP ，LiOH ；四.实验内容及步骤1.样品的制备及准备碳酸盐共沉淀法制备LiNi 1/3Co 1/3Mn 1/3O 2：分别称取摩尔比为1：1：1的醋酸镍(Ni(CH 3COO)2·4H 2O)、醋酸钴 (Co(CH 3COO)2·4H 2O)、醋酸锰 (Mn(CH 3COO)2·4H 2O)，用去离子水溶解，溶液金属离子总浓度为1mol ·L -1。
锂离子电池实验与实践教程
锂离子电池实验与实践教程引言锂离子电池是一种常见的电池类型，具有高能量密度、长循环寿命和较低的自放电率等优点，被广泛应用于移动设备、电动车辆和储能系统等领域。
本文将介绍锂离子电池的实验与实践教程，通过实验了解锂离子电池的工作原理、性能评估以及安全使用等方面的知识。
一、锂离子电池的基本原理锂离子电池是一种通过锂离子在正负极之间的迁移来实现能量转换的电池。
其基本原理是在充放电过程中，锂离子从正极（通常为氧化物）通过电解质迁移到负极（通常为石墨），伴随着电子的流动，实现能量的存储与释放。
二、锂离子电池的性能评估1. 电池容量测量：电池容量是评估锂离子电池性能的重要指标，常用的测量方法有恒流放电法和循环伏安法。
通过测量电池在特定条件下的放电时间和电流曲线，可以计算出电池的容量。
2. 循环寿命测试：循环寿命是指电池在一定循环次数下的性能衰减情况。
常见的测试方法是进行循环充放电实验，通过记录电池容量随循环次数的变化，评估电池的寿命。
3. 安全性评估：锂离子电池在充放电过程中可能存在过充、过放、短路等安全问题。
通过对电池的安全性能进行评估，包括过充保护、过放保护和短路保护等功能的测试，可以确保电池的安全可靠性。
三、锂离子电池的实验操作1. 实验材料准备：准备锂离子电池、电池测试仪器、电解液和实验操作台等材料。
2. 实验步骤：（1）电池组装：按照电池的正负极连接方式，将电池组装好，并连接到电池测试仪器上。
（2）容量测量：根据实验要求，选择合适的电流和放电时间，进行恒流放电实验。
记录电池的放电时间和电流曲线，并计算出电池的容量。
（3）循环寿命测试：根据实验要求，进行循环充放电实验。
记录电池在循环过程中的容量变化，并评估电池的寿命。
（4）安全性评估：对电池进行过充、过放和短路等测试，评估电池的安全性能。
四、锂离子电池的注意事项1. 严格按照实验操作规程进行实验，确保实验安全。
2. 避免过充和过放：在充放电过程中，严格控制电池的电压范围，避免过充和过放。
锂离子电池制作、表征和性能测试综合实验指导书
锂离⼦电池制作、表征和性能测试综合实验指导书锂离⼦电池制作、表征和性能测试综合实验⼀、实验⽬的1、掌握锂离⼦电池正负极电极⽚的制备技术。
2、了解纽扣式锂离⼦电池的装配技术。
3、了解并掌握纽扣式锂离⼦电池的测试表征技术（充放电测试、CV测试及交流阻抗测试等）并会处理分析测试数据。
4、了解锂离⼦电池正极和负极材料种类，掌握区别锂离⼦电池材料的⽅法（例如SEM、XRD、电池充放电特性等）。
5、掌握成品电池的测试⽅法，会分析成品电池的测试数据。
⼆、实验原理锂离⼦电池主要由正极、负极、电解液和隔膜等⼏个部分组成。
⽬前商⽤的锂离⼦电池正极材料主要是磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂和三元材料；负极是碳材料组成，如MCMB，天然⽯墨等；隔膜采⽤具有微细孔的有机⾼分⼦隔膜，如美国Celgard隔膜；电解液由有机溶剂和导电盐组成，有机溶剂采⽤碳酸⼄烯酯、碳酸⼆甲酯等，导电盐采⽤LiClO4、LiPF6、LiAsF6、LiBF4等。
负极的集流体为铜箔，正极的集流体铝箔。
通常使⽤的粘结剂为聚偏氟⼄烯（PVDF）等。
使⽤粘结剂把⽯墨、钛酸锂等负极材料粘附在铜箔上做成薄膜作为负极。
由于正极材料导电性不好，故必须加⼊导电炭⿊材料。
按照⼀定的配⽐，把活性料、炭⿊和PVDF混合均匀，加⼊适量溶剂制成具有⼀定流动性的胶状混合物，在铝箔上均匀涂布，经真空⼲燥后即可作为正极。
正负极都必须采⽤可以使Li+嵌⼊/脱出的活性物质，其结构⽰意图如图1所⽰：图1 ⼆次锂离⼦电池结构⽰意图由于扣式锂离⼦电池(CLIB) 质量轻、体积⼩，更能满⾜现代社会⽤电设备的⼩型化和轻量化的要求，⽬前CLIB 已商品化，主要⽤作⼩型电⼦产品电源，如：电脑主板、MP3 ⼿表、计算器、礼品、钟表、玩具、蓝⽛⽿机、PDA、电⼦匙、IC 卡、⼿摇充电⼿电筒等产品中，寿命可达5~10 年。
另外, CLIB 较圆柱形和⽅形锂离⼦电池成本低，封⼝容易，设备要求简单，因此，近年来很多电池公司、⼤专院校和科研院所的研发部门对开发CLIB 越来越重视。
锂离子电池实验与实践教程
锂离子电池实验与实践教程引言：锂离子电池是一种重要的储能设备，广泛应用于移动通信、电动汽车等领域。
本文将为您介绍锂离子电池的实验与实践教程，帮助您了解锂离子电池的原理、制备和测试方法。
一、锂离子电池的原理锂离子电池是一种通过锂离子在正负极之间的迁移来实现电能转化的装置。
其工作原理是正极材料（通常为氧化物）释放锂离子，经过电解质传导到负极材料（通常为石墨），同时伴随着电子的流动，完成电能的输出。
在充电过程中，锂离子会通过外部电源从负极迁移到正极，实现电能的储存。
二、锂离子电池的制备1. 正负极材料的选择：正极材料通常选用氧化物，如锰酸锂、钴酸锂等；负极材料通常选用石墨。
2. 正负极材料的制备：将正负极材料按照一定比例混合，并添加适量的粘结剂和导电剂，形成均匀的浆料。
然后将浆料涂覆在铝箔（正极）和铜箔（负极）上，并通过烘干和压制等工艺形成正负极片。
3. 电解液的配制：电解液通常是由有机溶剂和锂盐组成的，常用有机溶剂有碳酸酯类、碳酸酯类等，常用锂盐有LiPF6、LiBF4等。
将有机溶剂和锂盐按一定比例混合，搅拌均匀即可。
4. 组装：将正负极片和电解液装入电池壳体中，并密封好。
三、锂离子电池的测试方法1. 开路电压测试：使用万用表测量电池的开路电压，即在没有负载的情况下测量的电压。
通常用来判断电池的充放电状态。
2. 循环寿命测试：将电池连接到恒流恒压充电器或负载设备上，进行循环充放电测试。
通过不断充放电循环，观察电池的容量衰减情况，评估电池的循环寿命。
3. 温度性能测试：将电池置于不同温度环境下，测量电池的开路电压、内阻等参数，评估电池在不同温度下的性能表现。
4. 安全性能测试：对电池进行过充、过放、短路等安全性能测试，观察电池的安全性能和稳定性。
结论：通过实验与实践，我们可以更深入地了解锂离子电池的原理、制备和测试方法。
锂离子电池作为一种高效、环保的储能设备，其应用前景广阔。
但同时也需要注意电池的安全性能和循环寿命等问题，进一步提高电池的性能和可靠性。
电池材料实验报告
电池材料与技术课程实验报告****：**学号： *******D0114教师签字：2017年11月锂离子电池组装与测试一．实验目的1.熟悉锂离子电极材料的制备方法，掌握锂离子电极材料工艺路线；2.掌握锂离子电池组装的基本方法；3.了解锂离子电极材料相关性能的测定方法及原理。
二．实验原理1.锂离子电池概述锂在元素周期表中是最轻的金属元素，原子量为 6.94，电极电位最负，为-3.045V，其理论比容量达到 3960mAh/g，因此最先发展的体系是金属锂一次电池和二次电池。
但是由于金属锂异常活泼，极易与很多无机物和有机物反应，因此在电化学循环中，锂表面的不均匀性易造成金属锂的不均匀沉积，形成锂枝晶，引发安全问题，由此阻碍了其实用化进程。
而锂离子电池由于采用了嵌锂碳或其他的嵌锂材料取代了金属锂，因此提高了体系的安全性，使其迅速商品化并得到广泛的应用。
锂离子电池，是指分别用两个能可逆地嵌入与脱出锂离子的化台物作为正负极构成的二次可充电池。
充电时锂离子从难极材料的晶格中脱出，经过电解液后嵌入到负极材料的层状晶格中；放电对锂离子从负极材料的晶格中脱出，经过电解液后嵌入到负极材料的晶格中。
在充放电过程中，锂离子在正极和负极之间来回转移。
在正常充放电情况下，锂离子在正负极材料中嵌入和脱出，只引起晶格间距变化，不会破坏晶体结构。
从充放电反应的可逆性看，锂离子电池反应是一种理想的可逆反应。
人们将这种靠锂离子在正负极之间的转移来完成电池充放电工作的，独特机理的锂离子电池形象地称为“摇椅式电池”，俗称“锂电”。
以 LiCoO2 为例，电池充电时，锂离子从正极中脱嵌，在负极中嵌入，放电时反之。
这就需要一个电极在组装前处于嵌锂状态，一般选择相对锂而言电位大于 3V 且在空气中稳定的嵌锂过渡金属氧化物做正极，如 LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4、LiFePO4。
为负极的材料则选择电位尽可能接近锂电位的可嵌入锂化合物，如各种碳材料包括天然石墨、合成石墨、碳纤维、中间相小球碳素等和金属氧化物，包括 SnO、SnO2 等。
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福州大学化学化工学院
本科实验报告
课程名称：综合化学实验
实验项目名称：锂离子电池的制备及性能测试实验室名称：六号楼206
****：***
学号：11S*********
学生所在学院：化学化工学院
年级、专业：09级化学类
实验指导教师：郭永榔
2012年10 月8 日
一、实验目的
传统使用的小型可充电电池是镍镉电池，随着便携式电子产品对电池性能要求的不断提高，人们对环境意识的不断增强，对环境友好、性能更优良的绿色电源越来越迫切。
与镍镉电池、金属氢化物电池、铅酸蓄电池及可充碱性电池等传统电池相比，可充锂离子电池能量密度大（约为镍镉电池的两倍），循环寿命长，工作电压高（3.6V），环境污染小，已经广泛应用于手机、计算机，便携式电子电器，数码产品等电源，有望成为动力车的理想动力电源。
锂离子电池技术是 21 世纪具有战略意义的军民两用技术以及在电子信息、新能源、环境保护等重大技术领域发展中具有举足轻重的地位和作用，这对锂离子电池性能提出了更高的要求，因此对电池材料的开发改进仍然是当前的研究热点。
本实验研究目的：
1、了解可充锂离子电池的工作原理
2、了解电解质溶液的导电机理
3、掌握纽扣锂离子电池的电极材料、电极的制备工艺及纽扣锂离子电池的装配
4、掌握锂离子电池电性能的测试方法
二、实验试剂和仪器
1、实验仪器
管式气氛炉，行星式球磨机，真空干燥箱，真空手套箱，Land 电池充放电测试系统（与计算机连接），低温试验箱，真空泵，扣式电池封口机，电子天平，粉末压片机，玛瑙研钵，干燥器等。
2、试剂
高压氩气（瓶）， NH4VO3，LiOH·H2O，氢氧化钠，草酸，1mol/L LiPF6＋EC/DMC(体积比 1:1)电解液，粘结剂 PVDF，导电碳黑（CABOT），N－甲基吡咯烷酮（NMP），Celgard2325 隔膜，金属锂片，电池壳（CR2025），铝集流片，360 目砂纸等。
试剂名称及分子式、厂家和纯度；主要仪器型号及厂家。
三、实验结果与讨论
1、将实验数据列成表格（如表1所示），标注条件。
2、标出 XRD 图中各个峰所对应的晶面，通过对比 XRD 实验数据和标准图谱判断合成材料属何种物质和结构；
10
20
60
70
02000
4000600080001000012000140001600018000
Intensity/a.u.（100）
（003）
（-111）
（103）（203）
将实验数据与标准图谱进行对比可知，该物质为Li 1.1V 3O 8，属于单斜晶系。
3、选择 2～3 个循环数据，以电压为纵坐标，充放电比容量为横坐标，绘出电压－比容量变化曲线；
图2 11号样品电压－比容量变化曲线
图3 12号样品电压－比容量变化曲线
4、以放电比容量为纵坐标，以循环次数为横坐标，观察电池循环过程的容量衰退情况；
由图4可知，多次循环之后，电池的放电比容量呈逐渐降低的趋势，并且降低速率较快。
四、结论
由测得的实验数据及分析结果可知，此次制得的锂电池较为成功。
其中，11号样开路电压达到3.5V，放电比容量接近270mAh/g，但电池不够稳定，在11次循环过后，放电比容量降到207mAh/g左右。
五、思考题
1.比较不同循环所得电压－容量曲线有何异同？说明原因。
答：相同点：存在相同的放电中压，约2.8V，且充放电电压－容量曲线均呈现倒“S”型。
不同点：随循环次数增加，在相同电压下，其容量降低，即容量损失。
可能的原因：
（1）沉积的锂包覆在负极表面，阻塞了锂的嵌入，可循环锂量减少，导致放电效率降低和容量损失。
（2）金属锂通常形成于负极与隔膜之间，可能阻塞隔膜的孔隙增大电池内阻。
快速充电，电流密度过大，负极严重极化，锂的沉积会更明显。
（3）电化学惰性物质的产生，破坏了电极间的容量平衡，导致容量损失，其容量损失是不可逆的。
（4）自放电。
自放电是指电池在未使用状态下，电容量自然损失的现象。
锂离子电池自放电导
致容量损失分两种情况：一是可逆容量损失；二是不可逆容量的损失。
可逆容量损失是指损失的容量能在充电时恢复，而不可逆容量损失则相反，正极与溶剂会发生微电池作用产生自放电造成不可逆容量损失。
（5）电极不稳定性.。
正极活性物质在充电状态下会氧化电解质分解而造成容量损失。
另外，影响正极材料溶解的因素还有正极活性物质的结构缺陷，充电电势过高以及正极材料中炭黑的含量。
其中电极在充放电循环过程中结构的变化是最重要的因素。
答：
2.为什么把测试电压范围限制在 2.0-4.2V 间？
答：锂离子电池经常会发生过充。
由于在设计时，负极容量比正极容量要高，因此，正极产生的气体透过隔膜纸与负极产生的镉复合。
故一般情况下，电池的内压不会有明显升高，但如果充电电压过大，或充电时间过长，产生的氧气来不及被消耗，就可能造成内压升高，电池变形，漏液，等不良现象。
同时，其电性能也会显着降低。
电池放完内部储存的电量，电压达到一定值后，继续放电就会造成过放电，一般而言，过放电会使电池内压升高，正负极活性物质可逆性受到破坏，即使充电也只能部分恢复，容量也会有明显衰减。
因而，要把测试电压范围限制在 2.0-4.2V 间3. 做好本实验的关键是什么？
答：做好本实验的关键是：
（1）涂正极材料的均匀度。
涂正极材料时，若涂得太厚，活性物质的量较多，容量大，比容量小，但涂得太厚，对电池的性能有较大影响。
但也不能涂得太薄，活性物质的量应控制在3-3.5mg之间。
（2）无水无氧操作。
由于锂及其化合物都具有很高的活性，极易与空气中的水和氧气发生剧烈反应，因此应控制实验室湿度，所需材料都应彻底烘干，抽真空要彻底。
（3）组装电池时，应防止短路。
特别是在夹取隔膜时不能太用力，防止隔膜被弄破，造成短路。
隔膜的大小应比正负极片大，居中放置，防止正负极相互接触而短路。
（4）隔膜的大小。
隔膜太小，易造成短路；太大，则容易造成电池漏液。
参考文献：
[1]陈立宝，贺跃辉，邓意达等．锂离子电池正极材料Li
1+x V
3
O
8
合成技术研究进展[J]．材料导
报．2003.1 7(8);37—40．
[2]师文林，刘进.锂离子电池正极材料Li
1+x V
3
O
8
的研究进展[J]．湿法冶金．2008;1-3．
[3]叶琬玲,刘恒,班文俊,吕玲,陈渝,余艳丽.锂离子电池正极材料Li1+xV3O8合成及电化学性能的研究[J]．功能材料．2008;12（39）；1-3.
[4]刘永梅，郭永榔.反应物分散条件对Li1+x V308电化学的影响[J]．应用化学．2009;10（26）；1-4.。