鋰離子電池負極常用相對于鋰0-1V的碳負極,因此,要獲得3V以上電壓,必須使用4V級正極材料。
正極電位與晶格能、離子化能、鋰離子的溶劑化能有關,其中晶格能影響較大。因此,鋰電池電壓主要由正極結晶結構決定。尖晶石結構和層狀結構的“馬德倫”常數M(M是一種原子間最短距離的常數)分別為31.43~34.5和13。這類化合物的電位一般較高。
由于材料的制約,可充電鋰電池的開路電壓低于5V,是因受陽極和陰極的電化學位的差值的影響,而且受電解液的HOMO和LUMO勢阱或固體電解質價帶頂端和導帶底部之間勢阱的影響。
鋰電池的輸出功率P(最大)=I(最大)V(最大),
為了獲得高的開路電壓,正極必須采用氧化物或鹵化物,為了減小電阻,電極應是好的電子導體,也是好的離子導體,并且電極/電解質界面的傳質阻力要小。電極/電解質界面要大。另外,由于電極顆粒中存在兩相界面,通過此界面的傳質應足以維持電流。