锂离子电池的优缺点有哪些？提高锂离子电池能量密度的方法有哪些？

锂离子电池：是一种二次电池(可充电电池)，主要是依靠锂离子在电池正极和负极之间的移动进行工作。即在充放电过程中，Li+在两个电极之间往返进行嵌入和脱嵌过程。其中，充电时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；而放电时则刚好相反。锂离子电池存在以下优点：1)、电压高，单体电池的工作电压高达3.7-3.8V；2)、比能量大；3)、循环寿命长；4)、安全性能好，无公害，无记忆效应；5)、自放电小；6)、快速充电；7)、工作温度，工作温度一般在25~45oC之间。然而，宏观上锂离子电池主要有以下缺点：1)、衰老，有使用寿命；2)、回收率低；3)、不耐受过充；因为过充电时，过量嵌入的锂离子会永久固定于晶格中，无法再释放，可导致电池寿命减短。4)、不耐受过放；因为过放电时，电极将脱嵌过多的锂离子，可导致晶格坍塌，从而缩短寿命。

1、从负极材料上提高能量密度和功率密度的方法

（1）多层自组装结构实现集成不同尺寸的材料的优点

在层状过渡金属氧化物中，Li和M(M=金属)阳离子占据O-阵列的八面体空隙。Li层位于两个相邻的MO6八面体层之间，Li离子具有二维(2D)扩散路径

（2）核心/蛋黄-壳层结构提供的协同效应

除了LiFePO4和LiMnPO4之外，LiFexMn1-xPO4也是一种很有前途的负极材料。例如Scrosati及其同事通过两步沉淀路线制备碳涂层的核-壳结构的LiMn0.85Fe0.15PO4-LiFePO4，很好的结合了LiMnPO4的高电位和LiFePO4的高稳定性。

（3）大孔、中孔和微孔的多孔结构适应体积膨胀并促进电解质渗透

独特的分层结构中有电解质膨胀的宏/中孔的网络和缓冲的保护性碳壳，有利于连续电子传导和快速离子传输。

2、从正极材料上提高提高能量密度和功率密度的方法

（1）纳米工程技术来增强转换型正极材料(CTAM)

转化反应通常是指Li+与过渡金属化合物(MaXb，M=Mn，Fe，Co，Ni，Cu，X=O，S，Se，F，N，P等)之间的氧化还原反应。其涉及具有高理论比容量的锂二元化合物（LinX）的形成和分解（方程式1）。通常，由M-X键的离子性确定的反应电位在相对于Li/Li+的0.5-1.0V的范围内，使得大多数过渡金属化合物都可以作为潜在的正极。

3、利用核心双壳电极促进柔性锂离子电池的高重量能量密度

虽然已报道的柔性材料具有优异的特性，但是它们主要的问题是机械稳定性程度。尽管碳纤维布(CC)的优异机械稳定性可以解决该问题，但CC仍然受到低表面积、更大重量和低存储容量的限制。正如Tong课题组所报道的在柔性CC核-壳阳极([email protected])上生长NiCo2O4纳米线(NCONWs)来设计单片核-双壳([email protected]CDS)。[email protected]@NCOCDS电极显示出优于原始CC涂层NCO([email protected])的锂储存性能。