贮存能量的 “主力库房”，其化学结构决议了能包容多少锂离子（Li），以及能开释多少电压。现在干流的正极资料有三类，它们的化学特性各有好坏。

  以三元资料 LiNiCoMn_zO（NCM）为例，其晶体结构像一层层堆叠的 “书架”：氧原子构成严密摆放的层状结构，Li和过渡金属离子（Ni、Co、Mn）替换占有层间方位。这种结构的化学特性是：

  高容量：每克资料能贮存 150-220mAh 的电量（比磷酸铁锂高 30%），由于层间空地大，能包容更多 Li；

  结构危险：充放电时层距离会改变（从 0.47nm 增至 0.53nm），就像书架变形，循环次数多了或许崩塌（容量衰减）。

  工程师经过进步镍含量（如 NCM811，镍占 80%）提高容量，但会下降结构安稳性 这便是高能量与长寿数的典型平衡难题。

  磷酸铁锂（LiFePO）的晶体结构是橄榄石型，像一个个 “巩固的储物盒”：PO构成安稳的四面体骨架，Li被约束在一维地道中移动。这种结构带来一起化学特性：

  极致安全：PO骨架极安稳，高温下不会开释氧气（比照三元资料的氧开释引发焚烧），针刺、揉捏测验中简直不起火；

  长寿数：Li嵌入 / 脱嵌时，晶体体积改变仅 3.7%（三元资料达 7-10%），就像盒子细微变形，不会十分简单损坏，循环寿数一般能够到达 10000 次以上；

  短板：电压低（3.2V）、容量中等（150mAh/g），单位体积内的包括的能量比高镍三元低约 20%。

  它的化学安稳性使其成为储能和低成本电动车的首选，就像 “巩固的保险柜”，容量虽不顶尖但满意牢靠。

  锰酸锂（LiMnO）的尖晶石结构像 “立体网格”，Li能够在三维通道中移动，化学特性是：

  丧命缺陷：Mn易产生 Jahn-Teller 效应（离子变形导致结构歪曲），循环 200 次后容量或许衰减 50%，就像网格变形后货架崩塌。

  现在多作为辅助资料（如与 NCM 混合），运用其低成本和高倍率特性，一起躲避寿数短板。

  负极是 Li在充电时的 “暂时居处”，其化学结构需求能高效 “接收” 和 “开释” Li，一起本身不易损坏。现在干流资料是石墨，新式资料则在探究更高容量的或许性。

  石墨是碳的层状晶体，每层碳原子摆放成六边形网格（相似蜂巢），层距离 0.335nm。这种结构的化学特性可谓 “完美”：

  嵌入机制：Li能嵌入层间构成 LiC（每 6 个碳原子包容 1 个 Li），就像租客住进公寓，不损坏建筑结构；

  低电压：嵌锂后的电势约 0.1V（vs Li/Li），与正极构成 3.7V 左右的电压差，能量功率高；

  安稳性：Li嵌入后层距离仅增至 0.37nm（胀大率 10%），结构简直不变，循环寿数一般能够到达 3000 次以上。

  它的缺陷是容量天花板低（372mAh/g），就像公寓已满，无法再添加租客，因而就需求开发更高容量的资料。

  硅（Si）与 Li产生合金化反响（构成 Li.Si），理论容量高达 4200mAh/g（是石墨的 11 倍），但化学特性带来十分大应战：

  体积胀大：合金化时体积胀大 300%，就像气球充气后变大，会撑破电极结构（导致粉化掉落）；

  SEI 膜不安稳：重复胀大缩短会损坏外表的 SEI 膜（见第三部分），继续耗费 Li和电解液，容量衰减快。

  预锂化（提早注入部分 Li，抵耗费费）。现在硅碳复合负极（硅含量 5-10%）已量产，容量提高至 500-600mAh/g。

  LiTiO（LTO）的化学特性是 “零应变”：Li嵌入后体积改变仅 0.1%，就像房子简直不变形，循环寿数一般能够到达 20000 次以上。但它的短板是：

  电压高（1.5V vs Li/Li），与正极调配后总电压低（约 2.5V），单位体积内的包括的能量仅为石墨的一半。

  因而大多数都用在对寿数要求极高的场景（如储能电站、公交车），像 “经用的库房”，容量不大但能长期运用。

  电解液是 Li搬迁的 “液态桥梁”，其化学组成（溶剂、溶质、添加剂）直接影响离子传导功率和电池安全性。

  溶剂需求一起满意 “高介电常数”（溶解电解质）和 “低粘度”（便利离子移动），但这两个特性往往对立，因而选用混合溶剂：

  EC（碳酸乙烯酯）：介电常数高（89.6），能有用溶解 LiPF，但常温下是固体（熔点 36℃），粘度大；

  DMC（碳酸二甲酯）：粘度低（0.59cP），流动性好，但介电常数低（3.1），独自运用无法溶解满意电解质；

  混合配方：30% EC+70% DMC 是经典组合，EC 供给溶解能力，DMC 确保流动性，就像 “溶剂鸡尾酒”，平衡两种特性。

  低温下会添加 DEC（碳酸二乙酯）下降粘度，高温下则添加 EC 份额提高安稳性。

  丧命缺点：易水解（LiPF + HO LiF + POF + HF），生成的 HF 会腐蚀电极和隔阂，因而电解液含水量有必要操控在 50ppm 以下（相当于每吨水只允许 50 克杂质）。

  新式溶质（如 LiFSI、LiBOB）正在研制，它们水解安稳性更好，但成本是 LiPF的 5-10 倍，没有大规模使用。

  成膜添加剂（VC/PS）：VC（碳酸亚乙烯酯）在负极外表优先复原，构成安稳的 SEI 膜（见第三部分），削减电解液继续分化；

  阻燃添加剂（TPP）：磷酸酯类物质能捕捉自由基，阻挠电解液焚烧，提高安全性，但会稍微下降电导率；

  过充维护添加剂（HFB）：过充时会在正极氧化聚合，构成导电聚合物膜，阻断电流，避免电池爆破。

  隔阂是多孔薄膜（厚度 10-20m），化学特性聚集 “绝缘” 和 “透气”：

  原料：干流是聚乙烯（PE）或聚丙烯（PP），它们是电子绝缘体（阻挠短路），但能让 Li经过孔隙搬迁（像带孔的塑料膜）；

  外表改性：纯 PE/PP 亲液性差（电解液不易滋润），因而会涂覆 AlO或 SiO陶瓷层，运用陶瓷的极性提高电解液滋润性，一起增强耐高温性（PE 熔点 130℃，涂覆后可耐 180℃以上）。

  隔阂的孔隙率（40-50%）和孔径（0.1-1m）需准确操控：孔隙率太低阻止 Li搬迁，太高则机械强度缺乏易破损。

  粘接剂的作用是把电极资料（如正极的 NCM 颗粒）粘在集流体（铜 / 铝箔）上，化学特性要求：

  耐电解液腐蚀：在碳酸酯溶剂和 LiPF环境中不溶解、不分化，干流资料是 PVDF（聚偏氟乙烯），其含氟基团（-CF-）化学安稳性极强；

  杰出粘附性：能与极性资料（如金属氧化物）和非极性资料（如碳）严密结合，像 “万能胶”；

  弹性：习惯电极资料的体积改变（如硅基负极胀大），新式水性粘接剂（如 SBR/CMC）弹性更好，且更环保（PVDF 需用有毒的 NMP 溶剂溶解）。

  从正极的晶体结构到负极的嵌入机制，从电解液的离子传导到隔阂的多孔规划，这些资料的化学特性一起决议了锂电池的功能。理解了它们，就能理解：