《锂离子电池材料》PPT课件

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1、锂离子电池材料锂离子电池概述正极材料负极材料隔膜材料电解质1.1电池电池是一种利用电化学的氧化-还原反应，进行化学能------电能之间转换的储能装置。电池一次电池二次电池锌锰干电池纽扣电池锂原电池铅酸电池镍氢电池锂离子电池1.锂离子电池概述锂离子电池铅酸电池锂离子电池一次电池1.2电池的应用1.3锂离子电池工作原理锂离子电池的工作原理就是指其充放电原理。当对电池进行充电时，电池的正极上有锂离子生成，生成的锂离子经过电解液运动到负极。而作为负极的碳呈层状结构，它有很多微孔，到达负极的锂离子就嵌入

2、到碳层的微孔中，嵌入的锂离子越多，充电容量越高。锂离子电池的工作原理示意图LiMetalOxygen(a)metallicLitypesecondarybatterychargedischargecathodeanodeLi+Li+Li+Li+Li+Li+Li+Li+以金属锂为负极的二次锂电池工作原理电池反应:6C+LiCoO2充电放电正极反应:LiCoO2Li1-xCoO2+xLi++xe-负极反应:6C+xLi++xe-充电放电LixC6充电放电Li1-xCoO2+LixC61.4锂离子电池

3、电极反应锂离子电池正极负极电解质LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4、LiFePO4等碳系列、金属锂系列、氧化物系列、其他负极材料等有机溶剂电解质（液态）聚合物电解质（固态、凝胶）1.5锂离子电池的组成锂离子电池与镍镉、镍氢电池性能的对比技术参数               镍镉电池      镍氢电池      锂离子电池 工作电压（V）1.21.23.6比容量(Wh/Kg)     50            65          105-140充放电寿命(次)        

4、  5005005000自放电率（%/月）25-30       30-35           6-9有无记忆效应              有             有              无有无污染                    有             无              无1.6目前锂离子电池优缺点40035030025020015010050004080120160200VolumetricEnergyDensity(Wh/l)lightersmalle

5、rLithiumBatteries(LIB,LPB,PLI,…)Ni-MHNi-ZnNi-CdLead-Acid1.7各种蓄电池的能量密度比较LIB：锂离子电池LPB：锂聚合物电池PLI：塑性锂离子电池1.8锂离子电池的典型充放电曲线和温度变化5.050Capacity(Ah)Voltage(V)Temperature(oC)-0.9-0.6-0.30.00.30.60.90.01.02.03.04.02030401.0CA0.5CA0.2CA1.工作电压高2.能量密度高3.自放电速率低4.循环

6、寿命长5.无记忆效应6.环保优点1.快充放电性能差、大电流放电特性不理想2.价格偏高3.过充放电保护问题缺点1.9锂离子电池的优缺点(1)具有稳定的层状或隧道的晶体结构；(3)有平稳的电压平台；(2)具有较高的比容量；(4)正、负极材料具有高的电位差；(5)具有较高的离子和电子扩散系数；(6)环境友好。1.10锂离子电池对正、负极材料的要求2正极材料正极材料概述正极材料是锂离子电池的重要组成部分，在锂离子充放电过程中，不仅要提供正负极嵌锂化合物往复嵌入/脱嵌所需要的锂，而且还要负担负极材料表面形

7、成固体电解质界面膜(SEI)所需的锂。此外，正极材料在锂离子电池中占有较大比例(正负极材料的质量比为3:1～4:1)，故正极材料的性能在很大程度上影响着电池的性能，并直接决定着电池的成本。大多数可作为锂离子电池的活性正极材料是含锂的过渡金属化合物，而且以氧化物为主。目前已用于锂离子电池规模生产的正极材料为LiCoO2。材料名称理论比容量实际比容量电位平台特点LiCoO2275mAh/g130~1404V性能稳定，高比容量，放电平台平稳LiNiO2274mAh/g170~1804V高比容量，价格较

8、低热稳定性较差，LiMn2O4148mAh/g100~1204V低成本，高温循环和存放性能较差锂离子电池正极材料研究现状2.1层状结构材料LiCoO2LiCoO2是锂离子电池中一种较好的正极材料，具有工作电压高、放电平稳、比能量高、循环性能好等优点，适合大电流放电和锂离子的嵌入和脱出，在锂离子电池中得到率先使用。此外，由于它较易制备而成为目前唯一已实用于生产的锂离子电池正极材料LiCoO2的实际容量约为140mAh/g，只有理论容量(275mAh／g)的约50％，且在反复的充放电过程中，因锂离子