先进功能材料之三元正极材料ppt课件.pptx

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1、先进功能材料锂离子电池三元正极材料姓名：*****学号：******专业：******1报告内容1、锂离子电池工作原理2、三元正极材料结构和性能3、三元正极材料研发运用现状4、国际应用前沿及发展展望2锂离子电池特点：（1）能量密度高、阻抗小（2）循环寿命长，电压平台高（3）充电时间快，容量高（4）过度充放电耐受度差（5）安全性能需要额外保障（6）成本相对较高注：“记忆效应”：一般只会发生在镍镉电池，镍氢电池较少，锂电池则无此现象。由于电池重复的部分充电与放电不完全所致，使电池内容物产生结晶，使电池暂时性的容量减小，导致使用时间缩短。3锂电池Vs锂离子电池4广义上“锂电池”可分为锂电

2、池、锂离子电池。锂离子电池锂电池（锂金属电池）负极：金属Li正极：MnO2、TiS2Li+MnO2LiMnO2特点：以电子传递产生电流，属于一次电池。易产生枝晶，戳穿隔膜导致电池短路，发生爆炸负极：石墨、金属氧化物、钛酸盐等正极：、三元、富锂锰LiMO2层状材料橄榄石结构LiFePO4尖晶石结构LiMnO252.1三元正极材料传统正极材料——LiMO2层状材料橄榄石结构LiFePO4尖晶石结构LiMnO2｛常用过渡金属元素M：Ni、Co、Mn。LiCoO2：导电性、循环性能良好，容量较低，热稳定性不高，且Co元素对环境有害。LiNiO2：容量高，但衰减较快，安全性能相对较差。LiM

3、nO2：循环稳定性、储存性能较差，但成本较低，安全性能较高。LiNixCoyMn1-x-yO2(NCM)或LiNixCoyAl1-x-yO2(NCA)62.2结构与性能LiNixCoyMn1-x-yO2Ni：提高正极材料的容量。Co：改善材料的循环性能，减缓容量衰退。Mn：维持层状结构稳定性。特点：三元协同效应——容量高、循环寿命长、成本适中、毒性小、安全性能稳定（x≥0.5）（高镍）72.3性能缺陷及改进锂镍混排：Ni2+（0.069nm)与Li+(0.076nm)的半径接近，易发生混排现象：①Ni2+进入锂层，占据Li+位置。②Li+进入过渡金属层，占据Ni2+位置。初始容量较

4、高，但衰减很快，循环性能差。Li+来回镶嵌，致使体积反复膨胀、收缩，导致层状结构容易崩塌。8Ni(CH3COO)2、Co(CH3COO)2、Mn(CH3COO)2mixedsolutionLiOH++Co-pricipitationNixCoyMn1-x-y(OH)2Li2(OH)3Calcination(850℃for20h)LiNixCoyMn1-x-yO2pureoxygenO2/N2=50%:50%O2/N2=21%:79%O2/N2=5%:95%2.4制备工艺示意图93、三元正极材料研发运用现状三元材料的核心专利主要掌握在美国3M公司手里，阿贡国家实验室(ANL)也申请了

5、一些三元材料专利。国际上三元材料产量最大的是比利时Umicore，并且Umicore和3M形成了产研联盟。此外，韩国L&F，日本Nichia(日亚化学)，TodaKogyo(户田工业)，德国BASF也是国际上主要的三元材料生产厂家。2017年中国正极材料成本占比及三元材料产值分析10此外，三元材料逐渐朝“高镍”方向发展，622型接近初步量产化，811型正处于研究热点。114、国际应用前沿及发展展望（1）消费电池（小型便携设备）12（2）动力电池13（3）储能电池14Thankyou15