对锂电池现状及发展趋势的分析

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1、对锂电池现状及发展趋势的分析对锂电池的研宄及发展趋势的分析课程名称：文件检索学院：化学与环境工程学院学生姓名：杜超利学号：专业班级：化学工程与工艺（试点）12-3任课老师：殷美丽对锂电池的研究及发展趋势的分析摘要：锂金属具有质量轻、电极电位负及比容量高等诸多优点，以此为材料做成的可充锂电池比能量高、比功率大，有望成为未来电动汽车的绿色动力能源。由于具有很高的能量密度，锂金属在1958被引入电池领域，1970年进入锂一次电池的商业研发阶段。自1990年以來，随着正极材料、负极材料与电解质的革新，可充放二次锂电池不断发展并实

2、现商品化。如今锂电池技术仍在继续发展并将进一步改善人类生活。本文对多年来锂电池技术发展历程中的相关研宂进行了分析。关键词：锂离子电极性能1.锂屯池发展历史及现状1.1发展历史锂电池分为锂一次电池与锂二次电池。锂原电池通常以金属锂或者锂合金为负极，用MnO2,SOCI2等材料为正极。一般来讲，普通电池的工作原理大都基于氧化-还原反应，而锂离子电池原理除氧化-还原以外，还基于电化学嵌入/脱嵌反应，因此没有造成电极材料晶格结构的变化，反应具有良好的可逆性。这让锤离子电池具有一般高能量密度可充电电池所不具备的高循环寿命。锂聚合物

3、电池的发展先后经历锂固体聚合物电解质电池与锂离子凝胶聚合物电解质电池两个阶段。后者在1994年出现，并在1999年实现商品化。[1]我国锂电池的研制始于20世纪60年代，70年代初期已开始军用。我国对锂电池的研宄几乎与国际同步，但形成规模生产却落后许多。日本在锂电池的研制和应用方面目前处于世界领先地位。锂电池可用于心脏起搏器，电子手表，计算器，录音机，无线电通讯设备，导弹点火系统，大炮发射设备，潜艇，鱼雷，飞机及一些特殊的军事用途。其广泛的用途预示了其广阔的前景。但现状国内未有高性能的锂电池出现，即在高电压和大电容上未有

4、所突破。因此现在锂电池的发展方向应集中在电压的升高和电容的增大方面，以此來适应更多更广泛的用途。[2]1.2我国在锂电池方面的专利情况通过对锂电池相关的中国专利通过文献计量学的方法进行分析，对锂电池技术在中国的发展趋势、申请人情况、国内外专利数量变化规律等方血进行研究，揭示我国锂电技术的分布规律及特征。我国锂电池主要技术领域分布通过IPC分类号对专利进行分析，从中发现，锂电池的主要研究集屮于二次电池即锂离子电池的研究及制造，其次为对于锂电池电极的研宄和其他零部件的研宄。对于电池用材料和溶剂的研宄主要在锂、磷、锰、钴、镍的

5、化合物、碳及其化合物方面。另外对于锂电池充电装置以及电路保护装置的研究也是较多的。［3］1.锂电极材料的研究2.1影响锂电极性能的因素采用共沉淀法掺入少量Zn得到U电极材料。通过x射线衍射、光电子能谱和电化学测试研究掺杂对其晶体结构、元素价态和电化学行为的影响。结果表明：掺入Zn增大晶格常数；在粉末颗粒表面的Zn含量是颗粒内部的数十倍；掺杂后Co、Mn依然保持+3、+4价，但是Ni由+2、+3混合价态组成；摻入少量Zn阻止电极在4.5V电位下的不可逆氧化反应；掺AZn有效改善高截止电压下的循环容量保持能力，其作用与改变材

6、料表面状态有关。［4］对LiMn204进行掺杂改性并优化合成条件被认为是解决比容量低与循环性能下降的最有效手段。改善后的效果如下图［5］:10〜20um厚的铝箔经常应用于锂电池的阴极。将被化学腐蚀的粗糙表诎铝箔与光滑平IAJ的铝箔进行对比，以考察铝箔的表谢形貌对锂电池的影响。对于高电导率且颗粒较大的UCOO2锂电池材料，两种铝箔的锂电池性能没有明显不同。但是对于低电导率且颗粒较小的LiFePO。材料，高倍率放电性有很大的差异。通过优化铝箔的表面形貌及电池材料的颗粒尺寸，可使电池的性能得到提高。［6］通过对使用涂碳铝箔作为

7、正极集流体磷酸铁锂电池性能的研究表明:使用涂层铝箔不但可以提高磷酸铁锂材料的粘结性.而且使用导电涂层可以有效降低正极材料和集流体的接触内阻，从而减小电池A阻，提高电池倍率性能。与使用普通铝箔作为集流体相比.通过使用涂碳铝箔可以使得电池的内阻降低65%左厶，使用涂碳铝箔可以使得电池的循环性能提高约1%。而在电池低温性能方面，使用涂碳铝箔对低温性能并无改善。[7]安全的锂电池还应考虑锂枝晶的抑制问题。我们推测，有机硫化物作正极的锂电池充放电时在负极表血将生成一层锂离子导体的硫化锂，它将有利于抑制充电时锂枝晶的生成，从而在安全

8、性上有可能较无机材料作正极的锂二次电池有显著提高。本文屮提出的多硫化聚合物结构是在总结前人工作基础上的创新，综合比较它们的比容量、工作温度范围、大电流放电容量保持率、充放电循环寿命及对锂枝晶的抑制能力等诸项性能，并总结出规律，是富有学术意义和实用前景的科研项B。[8]2.2电解质对锂电池的影响复合了固体填料或聚合物后