TELONG蓄電池（實業(yè)）電源Co., Ltd

表述鋰離子電池儲能大小的參數(shù)是能量密度，在數(shù)值上大約相當于電壓與鋰電池容量的乘積,，為了有效提高鋰電池的儲電量,，人們一般會用增加電池容量的方法達到目的。限于所用原材料的性質(zhì),，容量提升總是有限度的,，于是提高電壓值成為提升鋰電池儲電能力的另一條途徑。大家知道,，鋰電池標稱電壓是3.6V或3.7V,，高電壓是4.2V。那么,，鋰電池的電壓什為什么不能獲得更大的突破呢,？說到底，這也是由鋰電池的材料及結構性質(zhì)決定的,。

    鋰電池的電壓是由電極電勢決定的,。電壓也稱作電勢差或電位差，是衡量電荷在靜電場中由于電勢不同所產(chǎn)生的能量差的物理量,。鋰離子的電極電勢約是3V,，鋰電池的電壓隨材料不同而有變化。如,，一般的鋰離子電池額定電壓為3.7V,，滿電電壓為4.2V；而磷酸鐵鋰電池額定電壓為3.2V,，滿電電壓為3.65V,。實用中的鋰離子電池正極和負極之間的電勢差不能超過4.2V，這是一種基于材料和使用安全性的需要,。

    假如以Li/Li+電極為參照電位,，設μA為負極材料的相對電化學勢，μC為正極材料的相對電化學勢,，電解液電勢區(qū)間Eg為電解液低電子未占有能級和高電子占有能級之差,。那么,，決定鋰電池高電壓值的就是μA、μC,、Eg這三個因素,。

μA和μC的差為鋰離子電池的開路電壓（高電壓值），當這個電壓值在Eg區(qū)間內(nèi),，就能夠保證電解液正常工作,。“正常工作”的意思是：鋰離子電池通過電解液在正負極間來回運動,，但不會與電解液發(fā)生氧化還原反應,，從而保證電池結構的穩(wěn)定性。而正負極材料的電化學勢造成電解液工作非正常有兩種形式：

    1,、當負極的電化學勢高于電解液低電子未占有能級時,，負極的電子會被電解液奪取，電解液被氧化,，反應產(chǎn)物在負極材料顆粒表面形成“固液界面層”,，從而導致負極可能遭到破壞。

    2,、當正極的電化學勢低于電解液高電子占有能級時,，電解液中的電子會被正極奪取，從而被電解液氧化,，反應產(chǎn)物在正極材料顆粒表面形成“固液界面層”,，從而導致正極可能遭到破壞。

    這種正極或者負極遭到破壞的可能性卻因為“固液界面層”的存在而阻止了電子在電解液和正負極間的運動,，反而保護了電極材料,，這就是說，程度較輕的“固液界面層”是“保護性”的,。這種保護性的前提是：正負極電化學勢可以略微超過Eg區(qū)間,，但不能超出太多。比如,，現(xiàn)在的鋰離子電池負極材料之大多選用石墨,，就是因為石墨相對于Li/Li+電極的電化學勢約為0.2V，略微超出了Eg區(qū)間（1V~4.5V）,，但因為有“保護性”的“固液界面層”,，使得電解液不被還原，從而停止了極化反應的繼續(xù)發(fā)展,。5V高電壓正極材料超出了現(xiàn)在商用有機電解液的Eg區(qū)間太多,，在充放電過程中極易被氧化，隨著充放電次數(shù)的增加，容量下降,，壽命減少,。

    現(xiàn)在明白了鋰離子電池的開路電壓之選擇為4.2V，是因為現(xiàn)有商用鋰電池電解液Eg區(qū)間為1V~4.5V,，如果開路電壓設定為4.5V或許可以提高鋰電池輸出的電能,，但也加大了電池過充的風險，而過充的危害有相當多的資料已經(jīng)說明,，這里就不再多說了,。

    根據(jù)上述原理，人們要想通過提高電壓值來提升鋰電池的能量密度,，只有兩條道路可尋,，一是找到可與高電壓值正極材料匹配的電解液，二是對電池進行保護性的表面改性,。