能源工程材料论文

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1、2015—2016学年第二学期《能源工程材料》课程论文锂电池的发展学生姓名:学号：教师姓名：学院：专业：提交时间：摘要信息技术的发展，特别是移动通讯及笔记本计算机等的迅速发展，迫切要求电池小型化、轻型化、长服务时间、长工作寿命和免维护；环境保护呼声越来越高，首先要求木身无毒和无污染；全世界犬然能源还在不断消耗，终将耗竭，需要寻求新能源。锂离子电池以其高容最、高工作电压、安全稳定性能和无记忆效应等优势一经提出，立即引起人们极大的兴趣，并引起世界范围内对锂离子电池的研究高潮，锂离子电池迅速向产业化发展，并在移动电话、摄像机、笔记本电脑

2、等便携式电器上大量应用。具有超薄、超轻、高能量密度的固态聚合物锂离了电池和犁料锂离了电池也C和继开发出来。因此作为新型绿色环保电池的锂离子电池将在发展电子信息、新能源以及坏境保护等面向21卅:纪的重大技术领域中貝有举足轻重的地位和作用。锂离子电池己广泛应用于移动电话、笔记本电脑等便携式电器小，深受广人用八的钟爱；在未來的电动汽车也有着非常好的应用询景，必将对未来人们的工活产生深刻的影响。锂离子电池的电容量及循环性能不断得到提高，容量更大、质量更轻、体积更小、厚度更薄、价格更低的锂离子电池不断地推向市场。新的电极材料及电解质材料不断

3、开发出來，它们貝有容量大、价格低、无环境污染、使用安全等优点。本文分别对锂离子电池的阴极材料、阳极材料、电解质材料的发展历史及最新发展状况进行综述及评论。关键词：锂离子电池，阳极材料，阴极材料，电解质材料1、锂离子电池的构造及作用机理锂离子电池的主要构造部分有阴极、阳极、能传导锂离子的电解质以及把阴阳极隔开的隔离膜。在充电时阴极材料屮的锂离了开始脱离阴极透过隔膜向阳极方向迁移，在阳极上捕获一个电子被还原为Li并存贮在具有层状结构的石墨屮。放电时在阳极屮锂会失去一个电子而成为锂离子Li+并穿过隔膜向阴极方向迁移并存贮在阴极材料屮。由

4、于在充放电时锂离子是在阴阳极Z间來回迁移，所以锂离子电池通常乂称摇椅电池。锂离子电池以碳素材料为负极，以含锂的化合物作正极，没有金属锂存在，只有锂离子，这就是锂离子电池。锂离了电池是指以锂离了嵌入化合物为正极材料电池的总称。锂离了电池的充放电过程，就是锂离子的嵌入和脱嵌过程。在锂离子的嵌入和脱嵌过程屮，同时伴随着与锂离子等当量电子的嵌入和脱嵌（习惯上正极用嵌入或脱嵌表示，而负极用插入或脱插表示）。在充放电过程屮，锂离子在正、负极Z间往返嵌入/脱嵌和插入/脱插，被形象地称为“摇椅电池”O2、锂离子电池的工作状态和效率锂离子电池能量密

5、度大，平均输出电压高。白放电小，好的电池，每月在2%以下（可恢复）。没有记忆效应。工作温度范围宽为・20°C〜60°C。循环性能优越、可快速充放电、充电效率高达100%,而目.输出功率大。使用寿命长。不含有毒何害物质，被形象的称为“绿色电池”。聚合物锂离了电池是在液态锂离子电池棊础上发展起来的，以导电材料为正极，碳材料为负极，电解质采用固态或凝胶态有机导电膜纟II成，并采用铝槊膜做外包装的最新一代可充锂离子电池。由于性能的更加稳定，因此它也被视为液态锂离子电池的更新换代产甜。目前很多企业都在开发这种新型电池。3、锂离子电池的发展锂

6、离子电池投放市场还不到八年时间对于它的改进还有很大的潜力锂离子电池作为新型的能源在性能的提高上仍冇很大的空间。但是，尽管锂离了电池冇比能量高、循环寿命长等优点，但它述有许多不足，主要有电池成本较鬲、不能大电流充放电、耐过充能力差等。因此今后对锂离了电池的改进方向为:⑴降低成木；（2）进一步提高电池容量；（3）进一步实现电池的轻最化。这与目前国际电池市场的发展趋势是一致的[4],这就为锂离子电池最终进入国际市场提供了方便条件，从而对锂离子电池的产品开发和生产起到有利的促进作用。总Z,随着锂离子电池价格的降低及其性能的进一步改善，锂离

7、子电池将进一步取代Ni/Cd、Ni/MH电池,成为卅界上最有发展前景的电池。聚合物锂离了电池是在液态锂离了电池基础上发展起來的，以导电材料为正极，碳材料为负极，电解质采川固态或凝胶态冇机导电膜组成，并采用铝幫膜做外包装的最新一代可充锂离子电池。由于性能的更加稳定，因此它也被视为液态锂离子电池的更新换代产品。目前很多金业都在开发这种新型电池。4、阳极材料早期阳极材料是直接采川金屈锂，但在充放电过程屮会产牛•枝晶锂会刺破隔膜而导致短路、漏电甚至发牛爆炸。采用铝锂合金可解决枝品锂的问题，但循环儿次会出现严重的体积膨胀以至粉末化。摇椅电池

8、概念的提出解决了此问题，它利用具有层状结构的非金加材料如石墨存贮锂以避免枝品锂的产生，从而大大捉高电池使用安全性。目前，具有实川价值或应川前景的锂离子电池阳极材料的研究主耍集屮在四个方面:（1）碳材料；（2）金属氧化物；（3）金属氮化物；（4）纳米