锂电池的材料组成主要包括正极材料、负极材料、隔膜和电解液 。
1、在正极材料中，最常用的材料是钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂和三元材料(镍、钴和锰的聚合物) 。正极材料占很大比例(正负极材料的质量量比为3:1~4:1)，因为正极材料的性能直接影响锂离子电池的性能，其成本也直接决定了电池的成本 。
2、负极材料中 ， 天然石墨和人造石墨是目前主要的负极材料 。正在探索的负极材料包括氮化物、聚天冬氨酸、锡基氧化物、锡合金、纳米阳极材料和其他金属间化合物 。负极材料作为锂电池四大材料之一，在提高电池容量和循环性能方面发挥了重要作用 ， 处于锂电池产业中游地区的核心 。
3、面向市场的隔膜材料主要是聚烯烃隔膜，主要由聚乙烯和聚丙烯制成 。在锂电池隔膜的结构中，隔膜是关键的内部部件之一 。隔膜的性能决定了电池的界面结构和内阻 ， 直接影响电池的容量、循环和安全性能 。性能优异的隔膜对提高电池的综合性能起着重要作用 。
4、电解液一般由高纯有机溶剂、电解质锂盐、必要的添加剂等原料在一定条件下按一定比例制成 。电解液在锂电池正负电极之间起到传导离子的作用，是锂离子电池高电压、高比能量的保证 。
锂电池的保护措施
锂电池芯过充到电压高于 4.2V 后，会开始产生副作用 。过充电压愈高，危险性也跟着愈高 。锂电芯电压高于 4.2V 后，正极材料内剩下的锂原子数量不到一半 ， 此时储存格常会垮掉，让电池产生永久性的容量损失 。
如果继续充电 ， 由于负极的储存格已经装满了锂原子，后续的锂金属会堆积于负极材料表面 。这些锂原子会由负极表面往锂离子来的方向长出树枝状结晶 。这些锂金属结晶会穿过隔膜，使正负极短路 。有时在短路发生前电池就先爆炸，这是因为在过充过程，电解液等材料会分解产生气体，使得电池外壳或压力阀鼓胀破裂，让氧气进去与堆积在负极表面的锂原子反应，进而爆炸 。
因此 ， 锂电池充电时，一定要设定电压上限，才可以同时兼顾到电池的寿命、容量、和安全性 。最理想的充电电压上限为 4.2V 。锂电芯放电时也要有电压下限 。当电芯电压低于 2.4V 时，部分材料会开始被破坏 。
又由于电池会自放电，放愈久电压会愈低 ， 因此，放电时最好不要放到 2.4V 才停止 。锂电池从 3.0V 放电到 2.4V 这段期间 ， 所释放 的能量只占电池容量的 3%左右 。因此，3.0V 是一个理想的放电截止电压 。充放电时，除了电压的限制，电流的限制也有其必要 。电流过大时，锂离子来不及进入储存格，会聚集于材料表面 。
锂电池的一般是由正极材料和负极材料组成的 。正极材料包含有镍酸锂、锰酸锂、三元、酸锂、磷酸亚铁锂等 ， 而负极材料一般是有无定形碳材料、石墨化碳材料、硅基材料、氮化物、新型合金等 。
另外如果按照锂电池组成的化学物质来查找那就更多了 。如一般组成的电解液、CMC、钴酸锂、隔膜、PVDF、高温胶纸、NMP、石墨类负极、SBR、草酸、铜箔、铝箔等这些是锂电池的组成材料 。
锂电池的安全性
为了避免因使用不当造成电池过放电或者过充电，在单体锂离子电池内设有三重保护机构 。一是采用开关元件，当电池内的温度上升时，它的阻值随之上升，当温度过高时，会自动停止供电；
二是选择适当的隔板材料，当温度上升到一定数值时，隔板上的微米级微孔会自动溶解掉，从而使锂离子不能通过，电池内部反应停止；三是设置安全阀（就是电池顶部的放气孔），电池内部压力上升到一定数值时，安全阀自动打开，保证电池的使用安全性 。
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