聚合物锂离子电池正极材料的发展及趋势.doc

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1、聚合物锂离子电池正极材料的发展及趋势古鹏程摘要：社会不断在发展，能源越來越戯乏，传统能源越來越少；发展新能源已成为为-・种必然。在众多新能源材料与器件中，锂离了电池的发展迅速，其屮以聚介物锂离了电池的技术比较成熟；几在生活屮得到较多应用；徃市场上越來越多的重视。关键字：聚合物锂离子电池、正极材料、发展及趋势TheDevelopmentandTrendofCathodeMaterialsforLithiumionPolymerBatteriesgupengchengAbstract:Societyin(hedevelopment,t

2、hegrowingshortageofemerythetraditionalenergybecomeslessandless.Thedevelopmentofnewenergyhasbecomeaninevitable.Inanumberofnewenergymaterialsanddevices,therapiddevelopmentoflithiumionbattery,ThepolymerlithiumionbatterytechnologyismorematureAndwidelyusedinlife.Moreandmor

3、eattentioninthemarketKeywords:polymerlithiumionbattery,cathodemalerial,developmentandtrend・0引言：根据锂离子电池所用电解质材料的不同，锂离子电池分为液态锂离子电池（简称为LIB）和聚合物锂离了电（简称为PI，B）或塑料锂离了电池（简称为PLB）o聚合物锂离了电池所用的正负极材料与液态锂离子都是相同的，正极材料分为钻酸锂、镒酸锂、三元材料和磷酸铁锂材料，负极为石墨，电池工作原理也基本一致。1.聚合物锂离子电池的发展历史1990年前后，发明了锂

4、离子电池。1991年，锂离子电池实现商品化，1994耸发明水溶液可充锂电池（简称为水锂电），1995年发明了聚合物锂离了电池（采川凝胶聚合物电解质为隔膜和电解质）,1999年进行商品化生产，2008年发明了以掺杂化合物为负极、嵌入化合物为正极的新型水锂电。2009年由TLesion陶瓷一玻璃膜的采用，日本研究人员发明了以金属锂为负极、空气为正极的充电式锂一空气电池，其中负极可以为聚合物电解质或有机电解液，止极为碱性水溶液体系。1970年代埃克森采用硫化钛作为正极材料，金属锂作为负极材料，制成首个锂电池。锂电池的止极材料二氧化镭或亚

5、硫酰氯,负极是锂。电池组装完成后电池即有电压不需充电锂离子电池（Li-ionBatteries）是锂电池发展而来。举例来讲,以前照相机里用的扣式电池就属于锂电池。这种电池也可以充电，但循环性能不好，在充放电循环过程中容易形成锂结品，造成电池内部短路，所以—•般情况下这种电池是禁止充电工。1982年伊利诺伊理工大学(theIllinoisInstituteofTechnology)的两位科学家发规锂离子具有嵌入石墨的特性,此过程是快速的，并JT町逆。与此同时，采用金属锂制成的锂电池，其安全隐患备受关注，因此人们尝试利用锂离了嵌入石墨

6、的特性制作充电电池。首个可用的锂离子石墨竝由贝尔实验室试制成功极材料，具冇低价、稳定和优良的导电、导锂性能。其分解温度高，且氧化性远低丁钻酸锂即使出现短路、过充电，也能够避免了燃烧、爆炸的危险。1989年，两位科学家发现采用聚合阴离子的正极将产生更高的电压。1992年H本索尼公司发明了以炭材料为负极，以含锂的化合物作正极的锂电池，在充放电过程中，没冇金属锂存在，只冇锂离了，这就是锂离了电池。随后，锂离了电池革新了消费电了产品的面貌。此类以钻酸锂作为正极材料的电池，至今仍是便携电子器件的主要电源。1996年两位科学家发现具有橄榄石结

7、构的磷酸盐如磷酸铁锂(LiFePOd，比传统的正极材料更具安全性，尤其耐高温，耐过充电性能远超过传统锂离子电池材料。因此已成为当前主流的大电流放电的动力锂电池的止极材料。1.聚合物锂离子电池正极材料2.1钻酸锂(LiC002)钻酸锂具冇三种物相，即层状结构的IIT—IJ—C003,尖晶石结构的LT—LiC002和岩盐相LiC002o目前,在锂离子电池中，应用最多的是层状的C00,,其理论容量为274MAh/g实际容量在140〜155MAh/go其优点为：工作电压高，充放电电压平稳，适合大流放电，比能量高，循环性能好。缺点是：实际比

8、容量仅为理论容量的50%左右，钻的利用率低，抗过充电性能差，在较高充电电压下比容量迅速降低。另外，再加上钻资源匮乏，价格高的因素,因此，在很大程度上减少了钻系锂离了电池的使川范围，尤其是在电动汽和大型储备电源方面受到限制。为了提高IJC00,的容最