锂离子电池研究进展

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1、硕士研究生文献阅读报告锂离子电池的研究进展Theresearchprogressoflithiumionbatteries学科专业名称及代码：S13010112研究方向：成像电子器件与系统研究生：梁超吉离子电池的研究进展S13010112梁超2013年11月17摘要：随着现今各种移动电子设备的需求越来越多，锂离子电池的需求暈也在快速增长，传统锂离子电池在充放电效率及循环寿命上仍存在一些问题。文中讨论了硅微通道板在锂离子电池上的改进。采用光辅助电化学刻蚀和无电镀银方法，制备出一种可用于三维锂离子电池的覆银硅微通道板(Ag/Si一MCP)负极结构。关键词：锂离子电池硅微通

2、道板覆银硅微通道板Abstract:Withthedemandforavarietyofmobileelectronicdevicestoday,moreandmoredemandforlithium-ionbatteriesisalsogrowingrapidly,therearestillsomeproblemsofthetraditionallithium-ionbatterychargeanddischargeefficiencyandcyclelife.Thesiliconmicro-channelplatesinlithium-ionbatteryimpr

3、ovementsdiscussedinthispaper.Athree—dimensional(3・D)anodcusingasilver-coatedSimicro-channelplate(Si-MCP)astheactivematerialswaspreparedbyphoto-assistedelectrochemicaletchingfollowedbyelectrolessdeposition.KeyWords:Lithium-ionbatterySiliconmicro-channelplatesSilver-coatedSimicro-channelp

4、late一、引言锂电池(Lithiumbattery)是指电化学体系中含冇钾-(包括金属锂、锂合金和锂离了、锂聚合物)的电池。锂电池大致可分为两类：锂金属电池和锂离子电池。锂金属电池通常是不可充电的，且内含金属态的锂。锂离子电池不含有金属态的锂，并且是可以充电的。所谓锂离子电池是指分别用二个能可逆地嵌入与脱嵌锂离子的化合物作为正负极构成的二次电池。人们将这种靠锂离子在正负极Z间的转移来完成电池充放电工作的，独特机理的锂离子电池形彖地称为“摇椅式电池”，俗称“锂电”。锂离子电池以具具有的电压高，比能量高，无记忆效应，对坏境污染小等优点，已经作为一种重要的化学电池被广泛地

5、应用于手机，笔记本电脑等数码产品屮•随着便携设备小型化的发展,对电池小型化的要求也在捉高.1、传统锂电池构造及原理正极为含锂的过渡族金属化合物，负极为碳材料。充电时，加在电池两极的电势迫使正极的化合物释出锂离了，嵌入负极分了排列呈片层结构的碳屮.放电时，锂离了则从片层结构的碳屮析出，重新和正极的化合物结合.钾离子的移动产生了电流.2、传统锂电池存在的问题目前锂离子电池小使用最广泛的正极材料是氧化钻锂。随着各种移动电子设备的需求越來越多，锂离子电池的需求量也在快速增长，因而，氧化钻锂的需求也在增加。由于金属Co比较稀缺，并且价格昂贵。所以，目前人们正在积极开发低钻或是无

6、钻的正极材料，同时，许多国内外研究工作者止在研究回收锂离了电池。另外，负极材料的稳定性及其配比、电解液组成、膈膜的选择、氧化钻锂的热稳定性及其与电解液反应活性都会影响锂离子电池的安全性。在工艺方曲，微短路，结构性内短路(电芯极耳过长，与极片或壳体接触），电池制作的过程控制如极片毛刺，极粉脱落，卷绕对位等，也会对安金性造成影响。在电池最主要的充放电循环寿命问题上，传统锂电池存在的一些问题如下：1）在充放电过程中，电极活性物质表面积减少，使工作电流密度上升，极化增大；2）电极上活性物质脱落或转移；3）电极材料发生腐蚀；4）电池内部短路；5）膈膜损坏和活性物质品型改变，活性

7、降低3、MCP锂离子电池的改进硅、铝、锡、钮等都能与锂形成合金，其屮硅嵌锂能力最强.硅与锂结合形成Li4.4S1,理论储锂容量为4200mAh/g,超过石墨10倍.硅的电压平台略高于石墨，在充电时难引起表面析锂,安全性能更优界.另外，硅是地壳中分布最多的元素之一，资源丰富，价格低廉.但硅作为锂离子电池负极材料也有缺点.在电化学循环过程中，锂离子的嵌入和脱出使材料体积发牛300%以上的膨胀与收缩，产纶的机械作用力会使材料在循环过程中逐渐粉化，造成结构坍塌，最终导致电极活性物质与集流体脱离，丧失电接触，电池循环性能人大降低.此外，由于这种体积效应，硅在电