锂离子电池发展现状及其前景分析

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1、航空学报Ｏｃｔ．２５２０１４Ｖｏｌ．３５Ｎｏ．１０２７６７－２７７５ＡｃｔａＡｅｒｏｎａｕｔｉｃａｅｔＡｓｔｒｏｎａｕｔｉｃａＳｉｎｉｃａＩＳＳＮ１０００－６８９３ＣＮ１１－１９２９／Ｖｈｔｔｐ：／／ｈｋｘｂ．ｂｕａａ．ｅｄｕ．ｃｎｈｋｘｂ＠ｂｕａａ．ｅｄｕ．ｃｎｄｏｉ：１０．７５２７／Ｓ１０００－６８９３．２０１４．０１６６锂离子电池发展现状及其前景分析闫金定＊中华人民共和国科学技术部基础研究管理中心，北京１００８６２摘要：伴随着经济全球化的进程和能源需求的不断高涨，寻找新的储能装置已经成为新能源相关领域的关注热点。锂离子电池（ＬＩＢ）是目前综合性能最

2、好的电池体系，具有高比能量、高循环寿命、体积小、质量轻、无记忆效应、无污染等特点，并迅速发展成为新一代储能电源，用于信息技术、电动车和混合动力车、航空航天等领域的动力支持。ＬＩＢ的核心和关键是新型储锂材料和电解质材料的开发与应用。本文综述了当前ＬＩＢ关键材料研究和应用现状，特别是其在航空领域的应用技术发展；通过分析我国ＬＩＢ产业发展情况及存在的问题，可以看出，在关键材料以及制造技术等方面我国还有很大的提升空间。关键词：锂离子电池；正极材料；负极材料；电解质；航空航天中图分类号：Ｖ２３３．３＋１；ＴＭ９１２．９文献标识码：Ａ文章编号：１０００－６８９３（２

3、０１４）１０－２７６７－０９伴随着经济全球化进程和化石燃料的大量使１锂离子电池基本原理及特点用，环境污染和能源短缺的问题日渐突出。为了减少化石燃料使用过程的污染，发展风、光、电可锂离子电池由正极、负极、隔膜和电解液构持续再生能源及新型动力电池和高效储能系统，成，其正、负极材料均能够嵌脱锂离子。它采用一种类似摇椅式的工作原理，充放电过程中Ｌｉ＋在实现可再生能源的合理配置及电力调节，对于提高资源利用效率、解决能源危机和保护环境都具正负极间来回穿梭，从一边“摇”到另一边，往复循有重要战略意义。环，实现电池的充放电过程。以石墨作为负极、［１］锂离子电池（ＬＩＢ）

4、具有比能量高、低自放电、ＬｉＣｏＯ２为正极的电池为例，其充放电化学反应循环性能好、无记忆效应和绿色环保等优点，是目式为前最具发展前景的高效二次电池和发展最快的化正极反应：学储能电源。近年来，锂离子电池在航空航天领Ｃｈａｒｇｅ＋－ＬｉＣｏＯ２幑帯帯帯幐Ｌｉ１－ｘＣｏＯ２＋ｘＬｉ＋ｘｅＤｉｓｃｈａｒｇｅ域的应用逐渐加强，火星着陆器、无人机、地球轨Ｃｈａｒｇｅ负极反应：Ｃ＋－道飞行器、民航客机等航空航天器中，锂离子电池ｎ＋ｘＬｉ＋ｘｅ幑帯帯帯幐ＬｉｘＣｎＤｉｓｃｈａｒｇｅ的身影随处可见。随着节能环保、信息技术、新能电池反应：源汽车及航空航天等战略性新兴产业的发

5、展，科ＣｈａｒｇｅＬｉＣｏＯ２＋Ｃｎ幑帯帯帯幐Ｌｉ１－ｘＣｏＯ２＋ＬｉｘＣｎ研工作者们亟需在材料创新的基础上研发具有更Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ高能量密度、更高安全性的高效锂二次电池。锂离子电池的主要特点表现为：①比能量高，收稿日期：２０１４－０６－０９；退修日期：２０１４－０６－１６；录用日期：２０１４－０７－１８；网络出版时间：２０１４－０７－２３１０：２２网络出版地址：ｗｗｗ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ／ｋｃｍｓ／ｄｅｔａｉｌ／１０．７５２７／Ｓ１０００－６８９３．２０１４．０１６６．ｈｔｍｌ＊通讯作者．Ｔｅｌ．：０１０－５８８８１０７３Ｅ－ｍａｉｌ：ｙａｎｊｄ＠ｖ

6、ｉｐ．ｓｉｎａ．ｃｏｍ引用格式：ＹａｎＪＤ．Ｃｕｒｒｅｎｔｓｔａｔｕｓａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓｏｆｌｉｔｈｉｕｍｉｏｎ－ｂａｔｔｅｒｉｅｓ［Ｊ］．ＡｃｔａＡｅｒｏｎａｕｔｉｃａｅｔＡｓｔｒｏｎａｕｔｉｃａＳｉｎｉｃａ，２０１４，３５（１０）：２７６７２７７５．－闫金定．锂离子电池发展现状及其前景分析［Ｊ］．航空学报，２０１４，３５（１０）：２７６７２７７５．－２７６８航空学报Ｏｃｔ．２５２０１４Ｖｏｌ．３５Ｎｏ．１０［２－４］锂离子电池的质量比能量和体积比能量分别达到橄榄石结构的派生物———Ｔａｖｏｒｉｔｅ化合物。１２０～２００Ｗ·ｈ

7、／ｋｇ和３００Ｗ·ｈ／Ｌ以上，在目前的层状结构正极材料：目前，在商业化的锂离子蓄电池中是最高的；②放电电压高，放电电压平台电池正极材料中，ＬｉＣｏＯ２一直居于主体地位。一般在３．２～４．２Ｖ以上（钛酸锂电池除外）；ＬｉＣｏＯ２具有α－ＮａＦｅＯ２型二维层状结构，非常适③自放电低，在正常存放情况下，锂离子电池的月合锂离子的嵌脱，具有电压高、放电平稳、比能量自放电率通常仅为５％左右；④循环寿命长，无记高、循环性能好、制备工艺简单等优点，能够适应忆效应，普通锂二次电池在１００％的放电深度大电流充放电。其理论容量为２７４ｍＡ·ｈ／ｇ，为（ＤｅｐｔｈｏｆＤｉｓｃｈ

8、ａｒｇｅ，ＤＯＤ）下，充放电可达了使其保持良好的循环稳定性，实际容量控制为［５－