表述锂离子电池储能大小的参数是能量密度，在数值上大约相当于电压与锂电池容量的乘积，为了有效提高锂电池的储电量，人们一般会用增加电池容量的方法达到目的。但是，限于所用原材料的性质，容量提升总是有限度的，于是提高电压值成为提升锂电池储电能力的另一条途径。大家知道，锂电池标称电压是3.6V或3.7V，高电压是4.2V。那么，锂电池的电压什为什么不能获得更大的突破呢？说到底，这也是由锂电池的材料及结构性质决定的。

　　锂电池的电压是由电极电势决定的。电压也称作电势差或电位差，是衡量电荷在静电场中由于电势不同所产生的能量差的物理量。锂离子的电极电势约是3V，锂电池的电压随材料不同而有变化。如，一般的锂离子电池额定电压为3.7V，满电电压为4.2V；而磷酸铁锂电池额定电压为3.2V，满电电压为3.65V。换句话说，实用中的锂离子电池正极和负极之间的电势差不能超过4.2V，这是一种基于材料和使用安全性的需要。

　　假如以Li/Li+电极为参照电位，设μA为负极材料的相对电化学势，μC为正极材料的相对电化学势，电解液电势区间Eg为电解液低电子未占有能级和高电子占有能级之差。那么，决定锂电池高电压值的就是μA、μC、Eg这三个因素。

　　高电压锂离子电池主要材料及工艺进展现状

　　高电压锂离子电池的性能主要是由活性材料和电解液的结构和性质所决定的，其中正极材料是最关键的核心材料，电解液的匹配作用也十分重要。以下主要分析目前高电压正极材料的研究和应用现状。

　　1.高压钴酸锂材料的研究现状

　　目前研究和应用***的高电压正极材料是钴酸锂，它具有二维层状结构，α-NaFeO2型，更适合于锂离子的嵌入和脱出。钴酸锂的理论能量密度274mAh/g，其具有生产工艺简单且电化学性质稳定等优点，因此***较高。钴酸锂材料在实际应用中只有部分的锂离子能够可逆的进行嵌入和脱出，其实际能量密度大约为167mAh/g（工作电压为4.35V）。提升其工作电压可以***提高其能量密度，例如将工作电压由4.2V提升至4.35V其能量密度可以增加16%左右。但是在高电压下锂离子多次从材料中嵌入和脱出会使钴酸锂的结构从三方晶系到单斜晶系发生转变，此时钴酸锂材料不再具有嵌入和脱出锂离子的能力，同时正极材料的颗粒发生松动并从集流体上脱落，导致电池的内阻变大，电化学性能变差。目前钴酸锂正极材料的改性，主要还是从掺杂和包覆2个方面对材料的晶体结构稳定性和界面稳定性进行提升。

　　目前钴酸锂高电压材料在高能量密度电池中已批量使用，如高端手机电池厂家对电池性能的要求越来越高，其中主要体现在对能量密度的更高要求，例如以碳作为负极的4.35V手机电池能量密度要求在660Wh/L左右，4.4V手机电池已达到740Wh/L左右，这就要求正极材料具有更高的压实密度、更高的空量发挥，以及在高压实和高电压下的材料结构具有更好的的稳定性。但钴酸锂电极材料存在钴资源匮乏且价格昂贵等缺点，此外钴离子具有一定的毒性，这些缺陷限制了其在动力电池中的广泛应用。

　　锂离子电池是采用可嵌入锂的材料作负极，含锂的化合物作正极，聚丙烯/聚乙烯多孔膜作隔离层，锂盐溶于剂作电解液的锂二次电池。锂化合物正极活性材料、碳黑等材料与粘接剂混和制浆，涂覆在集流体铝箔上，经烘干、辊压制成正极片；石墨等碳负极材料涂覆在铜箔上，采用与正极相同的方法制成负极片；正、负极片之间插入微孔聚丙烯等薄隔膜作为隔离层，卷绕或叠片成圆柱形或矩形，装入电池壳，经焊接引出电池正负极，再加入电解质溶液，化成、封口，即成为单体电池。

　　锂离子动力电池单体的形状有圆柱、矩形金属壳(铝/钢)和矩形软包散装，圆柱电池包括主要用于笔记本电脑的现在特斯拉汽车公司选用的18650圆柱电池和直径及长度更大的圆柱电池，电芯通过卷绕方式制作。矩形电池一般容量较大，电芯通过卷绕、Z形叠片、卷绕+叠片、正极包膜叠片、叠片+卷绕等方式制作。软包电池电芯的制作方式与矩形金属壳电池相同。

　　圆柱型电芯技术最成熟，制造成本较低，但大型圆柱电池的散热能力较差，故一般选用小圆柱电池。车用电池组容量大，电池数量多，管理系统较为复杂和昂贵。矩形电池中卷绕结构电池制作工艺较简单，但主要适合于软极片电池，采用磷酸铁锂和三元材料的电池均可用此方法。但尖晶石正极材料电池因极片硬而不能采用此方式制作。叠片式电池适应于各种材料体系，可靠性高，寿命比同型号卷绕电池长，通用Volt插电式混合动力汽车和日产Leaf纯电动汽车的电池均采用叠片工艺制造。电动袋式叠片电池结构见图8。叠片工艺制造的电池过程复杂一些，但寿命比用相同材料体系扁形卷绕的电池长