北半球新能源材料-锂电池

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1、北半球新能源材料-锂电池北半球新能源材料-锂电池.txt举得起放得下叫举重，举得起放不下叫负重。头要有勇气，抬头要有底气。学习要加，骄傲要减，机会要乘，懒惰要除。人生三难题：思，相思，单相思。本文由摩豆儿贡献doc文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。北半球新能源材料北半球新能源材料-锂电池新能源材料1.前言:随着时代的变迁与科技的进步，数字化的电子产品逐渐发展成熟，尤其是进入二十一世纪以后，大量复杂的信息需求更带动了数字产业的革新。此类产品的各项组件也慢慢朝向轻、薄、短、小的目标迈进。

2、然而这些产品的电力供应来源也就相对需要提高性能，于是对于可充电式电池的改良也就格外显得重要。电池是所有轻便可携式电子产品的电力来源，例如行动电话、笔记型计算机、数字相机、PDA等，随着近年来行动通讯及轻便可携带式电子产品的蓬勃发展，人们对于电池的需求是有增无减。随着这些电子产品的制造技术趋于成熟以及市场需求量的增大，逐渐往多功能、处理速度快、屏幕彩色化等方面发展，这也使得具有能量密度高、循环寿命长、安全性高、无记忆效应、重量轻盈等优点的锂离子电池，逐渐取代传统的镍氢电池、镍镉电池等这类碱性二次电池，而成为轻便可携带式电子产品新

3、一代的电能储存系统。2.锂离子二次电池的运作原理:锂电池的运作原理主要由正负两极极片与电解质所组成的一种氧化还原的循环系统（图1-1）。在负极的反应是为氧化反应，由于Li氧化而放出电子，在正极的反应是为还原反应，电子透过外部的电路传导到正极而使得Li＋还原成Li，而中间电解液的目的是负责维持两极的电中性或负责传递离子（图1-2与图1-3），如此才能让锂离子在充放电过程中往返于正负极之间。一般的电池反应基本原理都是如此。3.锂离子二次电池的电极材料3-1正极材料正极材料的选用原则上包括能量密度高（电压高、电容量高）、电解液不起反

4、应、较快速的动力学反应、电化学反应为可逆反应、材料在大气中是稳定的等条件。而锂离子二次电池的正极材料不仅作为电极材料参予电化学的反应，而且还做为锂离子的来源，能做为锂离子二次电池的正极材料，相对于Li/Li＋的电位及金属锂、嵌锂石墨和嵌锂碳的电位表示于图2-1。目前市面上的锂离子二次电池正极材料一般是锂钴氧化物（LiCoO2）、锂镍氧化物（LiNiO2）、锂锰氧化物（LiMnO2）等三种二次电池较为常见，其中以锂钴电池的性能最好，但是价格在三者中却是最贵的，而锂镍电池性能较锂钴电池略差一点，但价格较为便宜，而锂锰电池是效能三者

5、中最差的，但是价格却是最便宜的（表1-1）。3-2负极材料目前商业化的锂离子二次电池所使用的负极材料为碳系材料，由于过去的碱性电池使用金属锌作为负极材料，在氧化还原时如易生成树枝状的结构，有安全上的顾虑，而且也会引响电池的循环寿命。利用金属锂作为负极材料为最早开发的锂离子二次电池，它是电容量最高的一种电池，但是锂金属具有极高的活性，容易与许多的无机物与有机物反应，在充电的过程中，锂重新回到负极时由于没有SEI膜的保护，部份的锂与电解质反应，使得反应后的锂被反应化合物所包覆，转变为弥散状态的锂，使得电池的循环寿命降低。另外锂金属

6、作为负极材料的锂电池，藉由电极的氧化还原反应来储存电能，锂金属负极材料在经过反复的充放电的作用下，还原时容易生成树枝状的结构刺穿隔离膜，造成电池短路，使电池局部温度升高，甚至于引起爆炸，进而发生危险。为改善这一类的问题，主要由三个方面展开研究：（1）寻找代替金属锂的负极材料、（2）采用高分子电解质来避免金属锂与有机溶液反应、（3）改进有机溶液的配方，使得金属锂在充放电循环中保持光滑均匀的表面。目前前两项已经取得重大的进展，但是直接使用金属锂作为负极材料仍然处于研究阶段。碳系材料为目前发展取代锂金属作为负极材料的运用上最成功者，

7、碳系材料一般具有的层状结构，可以做为锂离子的进出管道，同时也可做为锂离子的储存的储存空间，但是受到碳系材料具有的结晶构造、组织构造与形态之影响，使得出现许多电化学上的问题存在，需要更进一步的改质以冀望改善电化学的性能。表2为碳系材料和锂金属在能量密度上之比较。4.电解质电解质的功能，在传统电化学系统中大多数以盐类水溶液作为阳极与阴极间离子传导的媒介，然而采用活性极强之锂金属为阳极时，避免有水分存在的系统中，则以盐类的有机溶液、无机溶液或直接以融盐取代之，其中仍以有机液态电解质为主。而目前锂离子电池的发展中，有两种类型的常见的电

8、解质，分别是液态电解质及固态高分子电解质。4-1液态电解质方面目前在锂离子电池所使用之液态电解质，乃由锂盐与一种或多种以上之有机溶剂混合所组成。在有机溶剂方面包括有：EC(ethylenecarbonate)、PC(propylenecarbonate)、EMC(ethylm