为何锂离子电池的最高电压低于4.2V

随着社会的快速发展，我们的锂离子电池也在快速发展，那么你了解锂离子电池的电压的详细资料解析吗?接下来让小编带领大家来详细地了解有关的知识。表示锂离子电池储能尺寸的参数是能量密度，大约等于电压与锂离子电池容量的乘积。为了有效地新增锂离子电池的存储容量，人们通常使用新增电池容量的方法来实现其目标。然而，由于所使用的原材料的性质，容量的新增总是受到限制，因此新增电压值成为新增锂离子电池的存储容量的另一种方式。众所周知，锂离子电池的标称电压为3.6V或3.7V，最大电压为4.2V。那么，为何锂离子电池的电压不能获得更大的突破呢？毕竟，这还取决于锂离子电池的材料和结构特性。锂离子电池的电压由电极电位决定。电压，也称为电势差或电势差，是一种物理量，用于测量由于电势不同而出现的静电场中电荷的能量差。锂离子的电极电势约为3V，并且锂离子电池的电压随材料的不同而变化。例如，普通锂离子电池的额定电压为3.7V，充满电后的电压为4.2V。磷酸锂铁电池的额定电压为3.2V，充满电后的电压为3.65V。换句话说，在实际使用中，基于材料安全和使用的要求，锂离子电池的正极和负极之间的电势差不能超过4.2V。

假如将Li/Li+电极用作参考电势，则μA是负极材料的相对电化学电势，μC是正极材料的相对电化学电势，并且电解质电势间隔Eg是最低的电子未占用能量液位和电解质中的最高电子占据能量。级别之间的差异。然后，μA，μC和Eg这三个因素决定了锂离子电池的最高电压值。μA和μC之差是锂离子电池的开路电压（最高电压值）。当电压值在例如Eg的范围内时，可以保证电解质的正常操作。“正常操作”是指锂离子电池通过电解质在正极和负极之间来回移动，但是不与电解质发生氧化还原反应，从而确保电池结构的稳定性。正极材料和负极材料的电化学势能通过两种方式导致电解质异常工作：1.当负极的电化学势高于电解质的最低电子未占据能级时，负极的电子将被电解质捕获，并且电解质将被氧化，反应产物将形成结果，“负极材料粒子的表面上的固液界面层”会损坏负极。2.当正极的电化学势低于电解质的最高电子占据能级时，电解质中的电子将被正极俘获，从而被电解质氧化，从而形成“固体-“液体界面层”位于反应产物正极材料颗粒的表面上。结果，正极可能被损坏。然而，损坏正电极或负电极的可能性是由于存在“固液界面层”，其防止了电子在电解质与正负电极之间的进一步移动并保护了电极材料。固液界面层是“保护性的”。这种保护的前提是，正极和负极的电化学电位可以略微超过Eg间隔，但不能太大。例如，目前大多数锂离子电池负极材料使用石墨的原因是因为石墨相关于Li/Li+电极的电化学电势约为0.2V，略高于Eg范围（1V〜4.5V），但是由于“保护”，“性”“固液界面层”阻止了电解液的进一步还原，从而阻止了极化反应的继续发展。但是，5V高压阴极材料超过了目前市售有机电解质的Eg范围，因此在充电和放电过程中容易被氧化。随着充电和放电次数的新增，容量减小并且使用寿命减小。现在，我了解到锂离子电池的开路电压为4.2V，因为现有的商用锂离子电池电解质的Eg范围为1V〜4.5V。假如开路电压设置为4.5V，则锂离子电池的功率输出可能会新增。但这也新增了电池过度充电的风险。许多数据已经解释了过度充电的危险，因此在此不再赘述。

根据上述原理，人们要想通过提高电压值来提升锂离子电池的能量密度，只有两条道路可寻，一是找到可与高电压值正极材料匹配的电解液，二是对电池进行保护性的表面改性。