锂离子电池的现状及发展趋势

《锂离子电池的现状及发展趋势》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、I离子电池的现状与发展趋势新能源技术被公认为21世纪的高新技术，电池行业作为新能源领域的重要组成部分，已成为全球经济发展的一个新热点。口前锂离子电池已经作为~种重要的能量源被人们人范围的使用，无论是在电子通讯领域，还是在交通运输领域等，它都担当着极为重耍的角色，宥着广泛的应用前景。锂离子电池是一种二次电池，是在锶电池的基础上发展起来的一种新型电池，它主要依靠锂离子在正极和负极之问移动来工作。自20世纪70年代以来，以金属锂为负极的各种高比能量锂原电池分别问世，并得以广泛应用。锂离子电池工作电压高、比能量高、容量大、自放电小、循环性好、使用寿命长、重量轻、体积小，是现代

2、高性能电池的代表，是移动电话、笔记本电脑等便携式电子设备的理想电源，并有望成为未来电动汽车、无绳电动工具等的主要动力来源之一。我国锂离子电池产业发展历史不长，但发展很快，2012年我国锂离子电池的总产量达41.8亿只。在国际锂离子电池市场上，中国、门本和韩国形成了三足鼎立的态势，但总体而言，我岡锂离子电池产业在技术先进程度和市场竞争力方而和H本、韩W还有较大差距。我U锂离子电池产业的技术发展是从模仿U外成熟技术开始的，在此过程中，工艺创新是我国锂离子电池产业早期发展的主要成绩，最近几年，随着技术创新投入不断加大，我国锂离子电池产业在技术创新方面发展很快，并形成了基本的

3、产业核心竞争力，在莱些领域积累了一定的技术优势。锂离子电池材料的研究现状及发展趋势锂离子电池的主要构造有正极、负极、能传导钿离子的电解质以及把正负极隔开的隔离膜。锂离子电池的电化学性能主要取决于所用电极材料和电介质材料的结构与性能，尤其是电极材料的选择和质量直接决定着锂离子电池的特性和价格。目前锂离子电池正极材料的研究主要集中于钴酸锂、镍酸锂等，同时，一些新型正极材料（如Li-Mn-0系材料、导电高聚物）的兴起也为钿离子电池正极材料的发展注入了新的活力，寻找开发具冇高电压、高比容量和良好循环性能的锂离子二次电池I卜:极材料新体系是该领域的重耍研究内容。目前，锂离子电池

4、的正极材料仍为LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4等过渡金展氧化物及其复合材料，2005-2010年，高能量密度的聚合物•:极材料和有机硫化物、无机硫化物成为锂离子电池的新一代正极材料。键离子电池的负极材料主要有碳材料、锂金属合金、金属氧化物、金属氮化物、纳米硅等，其中碳材料是0前商业应用的主要负极材料，而锂金属合金、纳米硅已成为研发热点。锂离子电池的电解质材料FI前主要是用液态电解其溶剂为无水有机物，多数采用浞合溶剂，如EC-DMC和PC-DMC等，LiPF6是应用最为普遍的导电盐。就钿离子电池正极材料来说，钻酸锂正极材料在今后仍然具有强劲的生命力，在0前商品

5、化应用的锂离子电池体系中，钴酸锂电池凭借其高充电截止电压和高压实密度双重优势，仍是目前高档3C产品类电池首选电池体系；而足状LiNixCoi-x-yMnyO2正极材料不仅具有较卨的能量密度，贩目.材料的安全性、循环稳定性、高低温性能、制备成本等性能均比较优异，在全球正极材料使用量比重逐年增加，不仅逐步替代了钻酸锂材料的部分应用，而且在新能源汽车动力电池应用屮也崭露头角，是未来最有发展前景的正极材料之一。近期内锂离子电池正极材料的主流方向仍以钴酸锂和LiNixCOi-x-yMnyO2材料为主。磷酸铁锂和尖晶石型锰基材料，不仅具有较低的制备成本和资源优势，而且安全性、循环

6、稳定性也非常突出，是□前动力电池首选正极材料尤其是LiNio.5Mm.5O4/Li4Ti5Ch2体系动力电池町实现快速充放电，是未来新能源汽车动力电池的主流方向之一。高能量密度的NCA正极材料在高档3C产品类电池和新能源汽车动力电池屮占有一席之地，但是高成本、电池制作环境苛刻等因素限制了其大范围应用。磷酸铁锂、锰酸锂、NCA正极材料始终在目前正极材料架构屮占有一定地位。层状富锂锰基材料是下一代产业化的正极材料屮能量密度最高的，市场应用前景广阔，但是其自身结构问题造成的首次不可逆容量高、倍率性能较差等问题仍宥待科研工作者进行深入研究。自从20世纪90年代锂离子电池商业化

7、以来，炭材料一直在锂离子电池屮被广泛应用，今后仍将是锂离子电池的关键基础材料。在新型炭负极方面，未来的发展将主要集屮在高功率石墨类负极及非石墨类高容量炭负极，以满足米来动力和高能电池的需求。炭导电剂对电池性能具冇重要影响，新型导电剂的研究将主耍集中在具宥高离•了电导特性炭黑的开发以及与碳纳米管、石墨烯等新型炭材料复合得到的复合导电剂等方而.由于具冇特殊的一维和二维的柔性结构，近几年来碳纳米管及石墨烯等新型炭材料在锂离子电池领域的研究正在世界范围内展开，碳纳米管复合导电剂已在锂离子电池领域被大量使用。碳纳米管和石墨烯复合电极材料经适当的电化学性能改进、