一、锰元锰元镍和钴的素的素各类化合物颜色及性质
实验十四 d区元素（铬，锰，原结意图原理铁，构示钴，镍钴镍）化合物的分离性质与应用一、实验目的锰元锰元1．熟悉d区元素主要氢氧化物的酸碱性及氧化还原性2．掌握d区元素主要化合物的氧化还原性。3．掌握Fe，素的素Co，原结意图原理Ni配合物的构示生成何性质及其在离子鉴定中的应用。4．掌握Cr，镍钴Mn，分离Fe，锰元锰元Co，素的素Ni混合离子的原结意图原理分离及鉴定方法。二、实验原理Cr，Mn和铁系元素Fe，Co，Ni为第四周期的ⅥB，ⅦB，ⅧB族元素。它们的重要化合物性质如下。1． Cr重要化合物的性质。Cr(OH)3(蓝绿色)是典型的两性氢氧化物，Cr(OH)3与NaOH反应所得的绿色NaCrO2具有还原性，易被H2O2氧化生成黄色Na2CrO4 Cr(OH)3+NaOH===NaCrO2+2H2O2NaCrO2+3H2O2+2NaOH===2Na2CrO4+4H2O铬酸盐与重铬酸盐互相可以转化，溶液中存在下列平衡关系：2CrO42-+4H2O2+2H+===2CrO(O2)2+5H2O蓝色CrO(O2)2在有机试剂乙醚中较稳定。利用上述一系列反应，可以鉴定Cr3+, CrO42-,和Cr2O72-离子。BaCrO4, Ag2CrO4, PbCrO4,的Ksp值分别为1.17×10-10, 1.12×10-12, 1.8×10-14，均为难溶盐。因CrO42-与Cr2O72-在溶液中存在平衡关系，又Ba2+, Ag+, Pb2+重铬酸盐的溶解度比铬酸盐溶解度大，故向Cr2O72-溶液中加入Ba2+, Ag+, Pb2+离子时，根据平衡移动规则，可得到铬酸盐沉淀： 2Ba2++Cr2O72-+H2O===2BaCrO4(柠橙黄色)+2H+ 4Ag++Cr2O72-+H2O===2Ag2CrO4(砖红色)+2H+ 2Pb2++Cr2O72-+H2O===2PbCrO4(铬黄色)+2H+这些难溶盐可以溶于强酸（为什么？）在酸性条件下，Cr2O72-具有强氧化性，可氧化乙醇，反应式如下： 2Cr2O72-(橙色)+3C2H5OH+16H+===4Cr3+(绿色)+3CH3COOH+11H2O根据颜色变化，可定性检查人呼出的气体和血液中是否含有酒精，可判断是否酒后驾车或酒精中毒。2． Mn重要化合物的性质Mn(OH)2(白色)是中强碱，具有还原性，易被空气中O2所氧化：4Mn(OH)2+O2===4MnO(OH)2(褐色)+2H2O MnO(OH)2不稳定分解产生MnO2和H2O。在酸性溶液中，二价Mn2+很稳定，与强氧化剂（如NaBiO3, PbO2,S2O82-等）作用时，可生成紫红色 MnO4-离子： 2Mn2++5NaBiO3+14H+====2MnO4-+5Bi3++5Na++7H2O此反应用来鉴定Mn2+离子。MnO42-(绿色)能稳定存在于强碱溶液中，而在中性或微碱性溶液易发生歧化反应： 3MnO42-+2H2O===2MnO4-+MnO2+4OH-K2MnO4可被强氧化剂（如Cl2）氧化为KMnO4.MnO4-具强氧化性，它的还原产物与溶液的酸碱性有关。在酸性，中性或碱性介质中，分别被还原为Mn2+, MnO2和MnO42-.3. Fe,Co, Ni重要化合物的性质Fe(OH)2(白色)和Co(OH)2(粉色)除具有碱性外，均具有还原性，易被空气中O2所氧化。 4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3 4Co(OH)2+O2+2H2O===4Co(OH)3Co(OH)3(褐色)和Ni(OH)3(黑色)具强氧化性，可将盐酸中的Cl-离子氧化成Cl2. 2M(OH)3+6HCl(浓)===2MCl2+Cl2+6H2O(M为Ni，Co)铁系元素是很好的配合物的形成体，能形成多种配合物，常见的有氨的配合物，Fe2+, Co2+, Ni2+离子与NH3能形成配离子，它们的稳定性依次递增。在无水状态下，FeCl2与液NH3形成[Fe(NH3)6]Cl2,此配合物不稳定，遇水即分解： [Fe(NH3)6]Cl2+6H2O===Fe(OH)3+4NH3·H2O+2NH4ClCo2+与过量氨水作用，生成[Co(NH3)6]2+配离子： Co2++6 NH3·H2O===[Co(NH3)6]2++ H2O[Co(NH3)6]2+配离子不稳定，放置空气中立即被氧化成[Co(NH3)6]3+ 4[Co(NH3)6]2++O2+2H2O===4[Co(NH3)6]3++4OH-二价Ni2+与过量氨水反应，生成浅蓝色[Ni(NH3)6]2+配离子。Ni2++6 NH3·H2O===[Ni(NH3)6]2++6 H2O铁系元素还有一些配合物，不仅很稳定，而且具有特殊颜色，根据这些特性，可用来鉴定铁系元素离子如三价Fe3+与黄血盐K4[Fe(CN)6]溶液反应，生成深蓝色配合物沉淀： Fe3++K++[Fe(CN)6]4-===K[Fe(CN)6Fe](蓝色)二价Fe2+离子与赤血盐K3[Fe(CN)6]溶液反应，生成深蓝色配合物沉淀：Fe2++K++[Fe(CN)6]3-=== K[Fe(CN)6Fe](蓝色)二价Co2+与SCN-离子作用，生成艳蓝色配离子： Co2++4SCN-===[Co(SCN)4]2-(蓝色)当溶液中混有少量Fe3+离子时，Fe3+与SCN-作用生成血红色配离子： Fe3++nSCN-===[Fe(SCN)n](3-n)(n=1～6)少量Fe3+的存在，干扰Co2+离子的检出，可采用加掩蔽剂NH4F(或NaF)的方法，F-离子可与Fe3+结合形成更稳定，且无色的配离子[FeF6]3-,将Fe3+离子掩蔽起来，从而消除Fe3+的干扰。 [Fe(SCN)n]3-n+6F-===[FeF6]3-+(3-n)SCN-Ni2+在氨性或NaAc溶液中，与丁二酮肟反应生成鲜红色螯和物沉淀。利用铁系元素所形成化合物的特征颜色来鉴定Fe3+, Fe2+, Co2+和Ni2+离子。三、试剂与器材试剂 MnO2, FeSO4·7H2O,NaF或NH4F, NaBiO3,合金钢样; H2SO4(1,3,浓), HNO3(2,6,浓), H3PO4(浓), HCl(浓); NaOH(2,6,40%), NH3·H2O(2,6); 0.1的盐溶液：Na2SO3, KSCN, KI, KMnO4, K2Cr2O7, K4[Fe(CN)6],K3[Fe(CN)6],CrCl3, MnSO4, FeCl3, CoCl2, NiSO4; 0.5的盐溶液：CoCl2, NiSO4; NH4Cl(1), H2O2(3%),乙醚，丙酮，丁二酮肟， Cl2水，乙醇，淀粉，Fe3+, Cr3+, Mn2+混合液， Fe3+, Co2+,Ni2+混合液。(Cr3+,Mn2+, Fe2+, Co2+, Ni2+）混合液。器材滤纸条，点滴板，离心机四、实验方法1、低价氢氧化物的酸碱性及还原性用0.1 MnSO4, 0.5 CoCl2溶液，少量FeSO4·7H2O固体及2 NaOH溶液，试验Mn（Ⅱ），Fe（Ⅱ）及Co（Ⅱ）氢氧化物的酸碱性及在空气中的稳定性，观察沉淀的颜色，写出有关的反应方程式。2、高价氢氧化物的氧化性用0.1 CoCl2, NiSO4溶液，6 NaOH溶液和Br2水溶液制备Co(OH)3和Ni(OH)3，观察沉淀的颜色，然后向所制取的Co(OH)3和Ni(OH)3中分别滴加浓盐酸，且检查是否有氯气产生？写出有关反应方程式。3、低价盐的还原性（1）碱性介质中Cr(Ⅲ)的还原性取少量0.1 CrCl3溶液，滴加2 NaOH溶液，观察沉淀颜色，继续滴加NaOH至沉淀溶解，再加入适量3%H2O2溶液，加热，观察溶液颜色的变化，写出有关反应方程式。（2）Mn（Ⅱ）在酸性介质中的还原性取少量0.1 MnSO4溶液，少量NaBiO3固体。滴加6 HNO3，观察溶液颜色的变化，写出反应方程式。4、高价盐的氧化性（1） Cr（Ⅳ）的氧化性a.取数滴0.1 K2Cr2O7溶液，滴加3 H2SO4溶液，再加入少量0.1 Na2SO3溶液，观察溶液颜色变化，写出反应方程式。b.取1mL0.1 K2Cr2O7溶液，用1mL H2SO4酸化，再滴加少量乙醇，微热，观察溶液由橙色变为何色，写出反应方程式。（2）Mn（）的氧化性取3支试管，各加入少量KMnO4溶液，然后分别加入3 H2SO4，H2O和6 NaOH溶液，再在各试管中滴加0.1 NaSO3溶液，观察紫红色溶液分别变为何色。写出有关反应方程式。（做此实验时，滴加介质及还原剂的先后次序是否影响产物颜色的不同，为什么？）（3）Fe3+的氧化性取数滴0.1 FeCl3于试管中，加0.1 KI数滴，观察现象并写出反应方程式。5、锰酸盐的生成及不稳定性取10滴0.01 KMnO4溶液，加入1mL40%NaOH，再加入少量MnO2固体，微热，搅拌，静置片刻，离心沉降，取出上层绿色清液（即K2MnO4溶液）。（1）取少量绿色清液，滴加3 H2SO4，观察溶液颜色变化何沉淀的颜色，写出反应方程式。（2）取数滴绿色清液，加入氨水，加热，观察溶液颜色的变化，写出反应方程式。6、钴和镍的氨配合物（1）取数滴0.5 CoCl2溶液，滴加少量1 NH4Cl和过量6 NH3·H2O.观察溶液颜色，且注意溶液颜色的变化，写出有关反应方程式。（2）取数滴0.5 NiSO4溶液，滴加少量1 NH4Cl和过量6 NH3·H2O.观察溶液颜色，写出有关反应方程式。7、 Cr3+, Mn2+, Fe2+, Co2+, Ni2+混合液的分离和鉴定写出鉴定各离子所选用的试剂及浓度，完成上述流程图。（1）写出各步分离于鉴定的反应方程式。（2）鉴定结果五、延伸实验1、计分离方案，并检出以下离子（以流程示意图表示之）。（1） Al3+,Cr2+,Mn2+;（2） Fe3+,Co2+, Ni2+.2、合金钢中一般含有Fe，Cr或Ni，Mn等金属元素。设计分离方案，定性鉴定合金钢中含有何种元素（以流程示意图表示之）。六、思考题1、复习思考（1）分离Mn2+,Fe3+,Ni2+与Cr3+时，加入过量的NaOH和H2O2溶液，是利用了氢氧化铬的哪些性质？写出反应方程式，反应完全后，过量的H2O2为何要完全分离？（2）溶解Fe(OH)3, Co(OH)3,Ni(OH)2, MnO(OH)2等沉淀时，除加H2SO4外，为什么要再一次加入KNO2固体？2、进一步思考（1）鉴定Mn2+离子时，下列情况对鉴定反应产生什么影响？a.沉淀若未用去离子水洗涤，存有较多Cr3+离子；b.介质用盐酸，而不用硝酸；c.溶液中Mn2+离子浓度太高；d.多余的H2O2没去全部分解。（2）鉴定Co2+离子时，除加KSCN饱和溶液外，为何还要加入NaF（s）和丙酮？什么情况下可以不加NaF？（3）鉴定Ni2+离子时，为何用NH3·H2O调节pH值在5～10范围？强酸或强碱溶液对检验Ni2+有何影响？（4） FeCl3的水溶液呈黄色，当它与什么物质作用时，可以呈现下列现象：a.血红色； b.红棕色沉淀； c.先呈血红色溶液，后变为无色溶液； d.深蓝色沉淀写出有关反应方程式。
二、类质同象规律对岩浆结晶分异过程微量元素富集的影响
类质同象规律对微量元素在岩浆作用过程中行为的控制在本章的前面部分已经进行过简要介绍,此处进一步讨论这一规律对各元素分散或富集的具体影响。
火成岩中微量元素以多种方式存在,最主要的是以类质同象的方式占据寄主矿物晶格内晶体化学性质相近的主要元素的位置,例如Cr、Ni可占据橄榄石和辉石中Mg、Fe的位置,iL、Rb、Cs可占据钾长石和云母中K的位置等;其次是保存在快速固结和冷凝的火山玻璃和气-液包体中;第三是吸附在矿物表面或以杂质的形式存在于矿物晶体缺陷的间隙内。微量元素以何种方式存在主要取决于元素的晶体化学性质,如离子半径大小、所带电荷多少、电负性高低等。也与岩浆的成分及从岩浆中结晶出的矿物种类有关。因此,在岩浆作用过程中,有些元素优先以类质同象的方式进入到结晶的矿物相中,有些元素则因不能被先晶出的矿物捕获或容纳,而在残余熔体中富集,导致了结晶相与残余熔体相中微量元素丰度的分异。由于类质同象规律和晶体场理论对微量元素在岩浆结晶过程中的行为有重要的控制,因此应用Coldschmidt和Ringwood等提出的类质同象基本理论,分析微量元素在岩浆结晶过程中的行为特征,除可以将微量元素作为岩浆分异演化程度的一种地球化学指示剂、示踪剂外,还可以应用于判断岩浆结晶分异过程中微量元素富集成矿的可能性。下面先以类质同象法则为基础来看一下微量元素的分类。
依据Goldschmidt类质同象法则,可以将微量元素分为以下几类:
(1)隐蔽元素:这类微量元素与主量元素有相同的电荷及相近的离子半径,因此这类微量元素可隐蔽在含主量元素的晶格中(如Ga3+、Hf4+等)。
(2)捕获元素:这类微量元素的离子半径与主量元素相近,但电荷高,或者电荷相同,但半径小,因此它们可被俘获在含主量元素的晶格中(如Ba2+)。
(3)容纳元素:这类微量元素的离子半径与主量元素相似,但电荷低;或者电荷相同,但半径大,因此它们可被容纳在含主量元素的晶格中(如Li+)。
Ringwood提出用元素的电负性作为元素形成共价键趋势的一种量度,因为电负性对具有不同电负性但能进行相互置换的元素间的行为有重要影响。他认为:两个电负性相差较大的元素在发生置换时,因为电负性较低的元素能形成较强的离子键,电负性低的元素将优先被结合进入晶体。Ringwood定律对确定电负性差值大于0.1的元素间的置换顺序很有效。
上述Goldschmidt类质同象法则和Ringwood电负性法则对过渡元素并不适用,Bunrs(1970)提出的晶体场理论可以较好地解释第一过渡族元素在岩浆结晶过程的地球化学行为(参看第2章)。下面举例说明用上述原理分析微量元素在岩浆演化过程中行为特征的方法。
7.4.1.1碱金属及碱土金属元素
(1)锂:锂离子比造岩碱金属离子小得多(Li+0.74×10-10m;Na+1.02×10-10m;K+1.38×10-10m),而与镁离子相当,因此锂元素的行为与镁相似。但由于锂的电荷比镁低,所以锂仅能被容纳在镁矿物中,常进入较晚结晶的镁矿物。
(2)铷:Rb极易置换K,总是被结合在白云母、黑云母和钾长石等钾矿物中,通常不形成独立矿物,而被隐蔽在钾矿物中。
(3)铯:阳离子中Cs的半径最大,它能取代的造岩阳离子只有K;在岩浆结晶过程中部分Cs可以富集在黑云母中,但大部分Cs仍留在岩浆中,直到岩浆的晚期阶段才结晶;当残余岩浆中Cs浓度达到一定的富集程度时,在伟晶岩中将结晶出铯的独立矿物铯榴石(CsAlSi2O6)。
(4)锶:按Sr离子的半径大小,它可取代Ca或K;由于它的离子半径比Ca大、电荷比K高,所以在含钾矿物中是被捕获的,而在含钙矿物中是被容纳的。
(5)钡:钡离子的半径较大(0.147nm),仅与主量元素K相当,因此Ba主要出现在黑云母和钾长石中。由于Ba的电荷比K高,所以Ba常被钾矿物捕获。
7.4.1.2稀土元素及Y
稀土元素的电荷高且半径大,它们在岩浆结晶过程中不易置换主量元素。然而,由于REE可取代磷灰石中的Ca2+,从而使大多数火成岩中的磷灰石成为稀土元素的主要载体,榍石也可以是REE的一个重要载体。在较低温度下形成的花岗岩和伟晶岩中,褐帘石或绿帘石中的一些Ca离子也可以被REE所取代。因而稀土元素可以在岩浆作用的晚期富集在副矿物中,也可以在伟晶岩中以独立矿物的型式富集。
由于REE的离子半径按顺序规律变化,在岩浆分异过程中REE可能发生显著的分馏作用,它们的球粒陨石标准化模式图可以灵敏地指示不同的岩浆分异演化过程。下面是REE组成模式图在矿物分离结晶作用研究中的一个应用实例。
黄沙iL-F花岗岩岩体是一个多阶段侵入的复式岩体。岩体按侵入阶段的早晚大体可分为:斑状中粗粒黑云母花岗岩、中细粒二云母花岗岩、斑状细粒锂白云母花岗岩和细粒锂白云母花岗岩和晚期的云英岩等四个阶段,四阶段的残余岩浆形成富含Na和高度富挥发分的稀有元素花岗岩小岩体。
通过测定黄沙不同阶段Li-F花岗岩中稀土元素含量的变化,编制了不同阶段侵入体的稀土元素组成模式图(图7.15),从该模式图中可以很清楚地看出Eu呈明显的负异常。显示Li-F花岗岩以结晶分异为主的方式演化。
7.4.1.3第一过渡族元素
(1)钪:钪的半径与二价铁离子相近,但电荷高,故钪常被捕获在铁镁矿物中,辉石中Sc的富集就是一个例子。
(2)钛:钛在岩浆岩中主要以钛铁矿形式存在,但它也常在辉石、角闪石和黑云母中以6次配位形式取代lA;由于钛离子电荷(Ti4+)比铝高(Al3+),因此常被捕获在上述矿物中。
(3)钒:钒在岩浆中主要以V3+离子形式存在,可进入磁铁矿取代其中的Fe3+;V3+的离子半径比Fe3+大,但电负性比Fe3+小,晶体场稳定能较高,因此钒富集在早期形成的磁铁矿中。
(4)铬:铬在岩浆中以Cr3+离子形式存在;铬离子半径与Fe3+很接近,但Cr3+的晶格场稳定能比Fe3+高,所以在岩浆的早期结晶阶段铬以铬铁矿形式能比Fe3+更强烈地富集。
(5)锰:锰在岩浆中以Mn2+离子形式存在,从理论上讲,Mn2+可取代Fe2+或Ca2+,但由于锰离子半径较大,晶体场稳定能又小,锰实际上是被容纳在铁镁矿物中,并不进入含钙矿物。
图7.15黄沙铁山垅i-LF花岗岩稀土元素配分模式演化图①~④为侵入的4个阶段
(6)钴:Co2+离子半径(0.74×10-10m)与Fe2+(亚铁离子,0.77×10-10m)相近,似乎应该被隐蔽在亚铁化合物中,事实上w(Co)/w(Fe)值在岩浆早期结晶的矿物中最大,随分异程度的增大该比值稳步下降;由于晶体场的稳定作用钴离子的半径比0.74×10-10m要小,几乎与镁离子半径相同,因此在整个岩浆演化过程中结晶相中的w(Co)/w(Mg)值几乎保持不变;实际上岩浆中的Co主要存在于早期形成的镁矿物中,尤其是橄榄石中。
(7)镍:镍离子的半径和电荷与镁相近或相同,因此应隐蔽在镁矿物中,然而,w(Ni)/w(Mg)比在早期结晶的矿物(尤其是橄榄石)中最高,在晚期形成的岩石和矿物中逐步下降,这是因为在常见的二价离子中,镍的晶体场稳定能最高,因此在与Fe2+和Mg2+竞争八面体晶格位置时明显占优势。
7.4.1.4其他微量元素
(1)镓:镓离子的电荷和半径与铝相近,因此Ga被隐蔽在含铝矿物中,但由于Ga离子半径比Al离子稍大,镓一般富集在较晚期形成的铝矿物中。
(2)锗:锗离子的电荷与Si4+相同,但其半径比Si4+大,硅酸盐中的w(Ge)/w(Si)比的变化很小,表明锗被有效地隐蔽在硅酸盐矿物中。
(3)铅:铅是重元素中丰度最高的微量元素,Pb主要取代硅酸盐矿物中的K;从电荷角度考虑,岩浆中的Pb应当被捕获于含钾矿物中,但由于Pb的电负性比K大得多,使其被捕获的程度下降,Pb主要被容纳而不是被捕获在含钾矿物中。
(4)锆:锆的电荷高且半径大,使得锆不可能取代火成岩的主量元素,而以特殊的独立矿物形式(锆石)存在,在晚期分异岩浆中富集。
(5)铪:铪的电荷和半径与锆相同,但在自然体系中的丰度较低,因此Hf总是隐蔽在含锆的矿物中;在岩浆分异结晶过程中,w(Zr)/w(Hf)比值几乎恒定不变(约为50);在高度分异的条件下,Hf可相对于Zr发生分异而被富集。
其余上述未提到的微量元素,由于与主量元素的离子半径和电荷的差别极大,加上它们在初始岩浆中的浓度又低,主要残留在熔浆液相中。属于这些元素的有:B3+(0.12×10-10m)、Be2+(0.27×10-10m)、W6+(0.60×10-10m)、Nb5+(0.64×10-10m)、Ta5+(0.64×10-10m)、Sn4+(0.69×10-10m)、Th4+(1.04×10-10m)和U4+(1.00×10-10m)。这些元素在岩浆残余液相的最后结晶过程中,一般富集于伟晶岩中。它们可以进入一种常见矿物或罕见矿物中;或者被捕获在结构并不很合适的矿物中,随后可能转移到出溶矿物中,也可浓缩在残余液相中直至形成一种具体矿物,或者被吸附于矿物的表面。
三、锂电池的原理及生产工艺流程
一、锂离子电池原理
1.0正极构造
LiCoO2(钴酸锂)+导电剂(乙炔黑)+粘合剂(PVDF)+集流体（铝箔）正极
2.0负极构造
石墨+导电剂(乙炔黑)+增稠剂(CMC)+粘结剂(SBR)+集流体（铜箔）负极
电芯的构造
电芯的正极是LiCoO2加导电剂和粘合剂，涂在铝箔上形成正极板，负极是层状石墨加导电剂及粘合剂涂在铜箔基带上，目前比较先进的负极层状石墨颗粒已采用纳米碳。
根据上述的反应机理，正极采用LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O2，其中LiCoO2本是一种层结构很稳定的晶型，但当从LiCoO2拿走XLi后，其结构可能发生变化，但是否发生变化取决于X的大小。通过研究发现当X>0.5时Li1-XCoO2的结构表现为极其不稳定，会发生晶型瘫塌，其外部表现为电芯的压倒终结。所以电芯在使用过程中应通过限制充电电压来控制Li1-XCoO2中的X值，一般充电电压不大于4.2V那么X小于0.5，这时Li1-XCoO2的晶型仍是稳定的。负极C6其本身有自己的特点，当第一次化成后，正极LiCoO2中的Li被充到负极C6中，当放电时Li回到正极LiCoO2中，但化成之后必须有一部分Li留在负极C6中，心以保证下次充放电Li的正常嵌入，否则电芯的压倒很短，为了保证有一部分Li留在负极C6中，一般通过限制放电下限电压来实现。所以锂电芯的安全充电上限电压≤4.2V，放电下限电压≥2.5V。
3.0工作原理
锂电池内部成螺旋型结构，正极与负极之间由一层具有许多细微小孔的薄膜纸隔开。锂离子电芯是一种新型的电池能源，它不含金属锂，在充放电过程中，只有锂离子在正负极间往来运动，电极和电解质不参与反应。锂离子电芯的能量容量密度可以达到300Wh/L，重量容量密度可以达到125Wh/L。锂离子电芯的反应机理是随着充放电的进行，锂离子在正负极之间嵌入脱出，往返穿梭电芯内部而没有金属锂的存在，因此锂离子电芯更加安全稳定。锂离子电池的正极采用钴酸锂，正极集流体是铝箔；负极采用碳，负极集流体是铜箔，锂离子电池的电解液是溶解了LiPF6的有机体。
锂离子电池的正极材料是氧化钴锂，负极是碳。当对电池进行充电时，电池的正极上有锂离子生成，生茶鞥的锂离子经过电解液运动到负极。而作为负极的碳呈现层状结构，它有很多微孔，到达负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中，嵌入的锂离子越多，充电容量越高。同样道理，党对电池进行放电时（即我们使用电池的过程），嵌在负极碳层中的锂离子脱出，有运动回到正极。回到正极的锂离子越多，放电容量越高。我们通常所说的电池容量指的就是放电容量。
锂离子电池盖帽上有防爆孔，在内部压力过大的情况下，防爆孔会自动打开泄压，以防止出现爆炸的现象。
锂离子电池的性能
1、高能量密度
与同等容量的NI／CD或NI／MH电池相比，锂离子电池的重量轻，其体积比能量是这两类电池的1.5～2倍。
2、高电压
锂离子电池使用高电负性的含元素锂电极，使其端电压高达3.7V，这一电压是NI／CD或NI／MH电池电压的3倍。
3、无污染，环保型
4、循环寿命长
寿命超过500次
5、高负载能力
锂离子电池可以大电流连续放电，从而使这种电池可被应用于摄象机、手提电脑等大功率用电器上。
6、优良的安全性
由于使用优良的负极材料，克服了电池充电过程中锂枝晶的生长问题，使得锂离子电池的安全性大大提高。同时采用特殊的可恢复配件，保证了电池在使用过程中的安全性。
※在生产加工中如何保证设计好的C/A比成了生产加工中的关键。所以在生产中应就以下几个方面进行控制：
1.负极材料的处理
1)将大粒径及超细粉与所要求的粒径进行彻底分离，避免了局部电化学反应过度激烈而产生负反应的情况，提高了电芯的安全性。
2）提高材料表面孔隙率，这样可以提高10%以上的容量，同时在C/A比不变的情况下，安全性大大提高。处理的结果使负极材料表面与电解液有了更好的相容性，促进了SEI膜的形成及稳定上。
2.制浆工艺的控制
1)制浆过程采用先进的工艺方法及特殊的化学试剂，使正负极浆料各组之间的表面张力降到了最低。提高了各组之间的相容性，阻止了材料在搅拌过程“团聚”的现象。
2)涂布时基材料与喷头的间隙应控制在0.2mm以下，这样涂出的极板表面光滑无颗粒、凹陷、划痕等缺陷。
3)浆料应储存6小时以上，浆料粘度保持稳定，浆料内部无自聚成团现象。均匀的浆料保证了正负极在基材上分布的均匀性，从而提高了电芯的一致性、安全性。
3.采用先进的极片制造设备
1)可以保证极片质量的稳定和一致性，大大提高电芯极片均一性，降低了不安全电芯的出现机率。
2)涂布机单片极板上面密度误差值应小于±2%，极板长度及间隙尺寸误差应小于2mm。
3)辊压机的辊轴锥度和径向跳动应不大于4μm，这样才能保证极板厚度的一致性。设备应配有完善的吸尘系统，避免因浮尘颗粒而导致的电芯内部微短路，从而保证了电芯的自放电性能。
4)分切机应采用切刀为辊刀型的连续分切设备，这样切出的极片不存在荷叶边，毛刺等缺陷。同样设备应配有完善的吸尘系统，从而保证了电芯的自放电性能。
4.先进的封口技术
目前国内外方形锂离子电芯的封口均采用激光（LASER）熔接封口技术，它是利用YAG棒（钇铝石榴石）激光谐振腔中受强光源（一般为氮灯）的激励下发出一束单一频率的光（λ=1.06mm）经过谐振折射聚焦成一束，再把聚焦的焦点对准电芯的筒体和盖板之间，使其熔化后亲合为一体，以达到盖板与筒体的密封熔合的目的。为了达到密封焊，必须掌握以下几个要素：
1)必须有能量大、频率高、聚焦性能好、跟踪精度高的激光焊机。
2)必须有配合精度高的适用于激光焊的电芯外壳及盖板。
3)必须有高统一纯度的氮气保护，特别是铝壳电芯要求氮气纯度高，否则铝壳表面就会产生难以熔化的Al2O3（其熔点为2400℃）。
3.1充电过程
如上图一个电源给电池充电,此时正极上的电子e从通过外部电路跑到负极上,正锂离子Li+从正极“跳进”电解液里，“爬过”隔膜上弯弯曲曲的小洞，“游泳”到达负极，与早就跑过来的电子结合在一起。
正极上发生的反应为
LiCoO2=充电=Li1-xCoO2+Xli++Xe(电子)
负极上发生的反应为
6C+XLi++Xe=====LixC6
3.2电池放电过程
放电有恒流放电和恒阻放电，恒流放电其实是在外电路加一个可以随电压变化而变化的可变电阻，恒阻放电的实质都是在电池正负极加一个电阻让电子通过。由此可知，只要负极上的电子不能从负极跑到正极，电池就不会放电。电子和Li+都是同时行动的，方向相同但路不同，放电时，电子从负极经过电子导体跑到正极，锂离子Li+从负极“跳进”电解液里，“爬过”隔膜上弯弯曲曲的小洞，“游泳”到达正极，与早就跑过来的电子结合在一起。
二、工艺流程
锂离子电池的工艺技术非常严格、复杂，这里只能简单介绍一下其中的几个主要工序。
1、制浆：用专门的溶剂和粘结剂分别与粉末状的正负极活性物质混合，经高速搅拌均匀后，制成浆状的正负极物质。
2涂膜：将制成的浆料均匀地涂覆在金属箔的表面，烘干，分别制成正负极极片。
3、装配：按正极片—隔膜—负极片—隔膜自上而下的顺序放好，经卷绕支持呢个电池极芯，再经注入电解液、封口等工艺过程，即完成电池的装配过程，制成成品电池。
4、化成：用专用的电池充放电设备对成品电池进行充放电测试，对每一只锂电池都进行检测，筛选出合格的成品电池，待出厂。
参考资料:废旧电池回收
