鋰離子電池：是一種二次電池(可充電電池)，主要是依靠鋰離子在電池正極和負極之間的移動進行工作。即在充放電過程中，Li+在兩個電極之間往返進行嵌入和脫嵌過程。其中，充電時，Li+從正極脫嵌，經(jīng)過電解質(zhì)嵌入負極，負極處于富鋰狀態(tài)；而放電時則剛好相反。鋰離子電池存在以下優(yōu)點：1)、電壓高，單體電池的工作電壓高達3.7-3.8V；2)、比能量大；3)、循環(huán)壽命長；4)、安全性能好，無公害，無記憶效應(yīng)；5)、自放電?。?)、快速充電；7)、工作溫度，工作溫度一般在25~45oC之間。然而，宏觀上鋰離子電池主要有以下缺點：1)、衰老，有使用壽命；2)、回收率低；3)、不耐受過充；因為過充電時，過量嵌入的鋰離子會永久固定于晶格中，無法再釋放，可導(dǎo)致電池壽命減短。4)、不耐受過放；因為過放電時，電極將脫嵌過多的鋰離子，可導(dǎo)致晶格坍塌，從而縮短壽命。

1、從負極材料上提高能量密度和功率密度的方法

（1）多層自組裝結(jié)構(gòu)實現(xiàn)集成不同尺寸的材料的優(yōu)點

在層狀過渡金屬氧化物中，Li和M(M=金屬)陽離子占據(jù)O-陣列的八面體空隙。Li層位于兩個相鄰的MO6八面體層之間，Li離子具有二維(2D)擴散路徑

（2）核心/蛋黃-殼層結(jié)構(gòu)提供的協(xié)同效應(yīng)

除了LiFePO4和LiMnPO4之外，LiFexMn1-xPO4也是一種很有前途的負極材料。例如Scrosati及其同事通過兩步沉淀路線制備碳涂層的核-殼結(jié)構(gòu)的LiMn0.85Fe0.15PO4-LiFePO4，很好的結(jié)合了LiMnPO4的高電位和LiFePO4的高穩(wěn)定性。

（3）大孔、中孔和微孔的多孔結(jié)構(gòu)適應(yīng)體積膨脹并促進電解質(zhì)滲透

獨特的分層結(jié)構(gòu)中有電解質(zhì)膨脹的宏/中孔的網(wǎng)絡(luò)和緩沖的保護性碳殼，有利于連續(xù)電子傳導(dǎo)和快速離子傳輸。

2、從正極材料上提高提高能量密度和功率密度的方法

（1）納米工程技術(shù)來增強轉(zhuǎn)換型正極材料(CTAM)

轉(zhuǎn)化反應(yīng)通常是指Li+與過渡金屬化合物(MaXb，M=Mn，F(xiàn)e，Co，Ni，Cu，X=O，S，Se，F(xiàn)，N，P等)之間的氧化還原反應(yīng)。其涉及具有高理論比容量的鋰二元化合物（LinX）的形成和分解（方程式1）。通常，由M-X鍵的離子性確定的反應(yīng)電位在相對于Li/Li+的0.5-1.0V的范圍內(nèi)，使得大多數(shù)過渡金屬化合物都可以作為潛在的正極。

3、利用核心雙殼電極促進柔性鋰離子電池的高重量能量密度

雖然已報道的柔性材料具有優(yōu)異的特性，但是它們主要的問題是機械穩(wěn)定性程度。盡管碳纖維布(CC)的優(yōu)異機械穩(wěn)定性可以解決該問題，但CC仍然受到低表面積、更大重量和低存儲容量的限制。正如Tong課題組所報道的在柔性CC核-殼陽極([email protected])上生長NiCo2O4納米線(NCONWs)來設(shè)計單片核-雙殼([email protected]CDS)。[email protected]@NCOCDS電極顯示出優(yōu)于原始CC涂層NCO([email protected])的鋰儲存性能。