水系锂离子电池容量衰减机理课件.ppt

《水系锂离子电池容量衰减机理课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、水系（锂）电池的调研报告内容概述第一章非水系锂电第二章水溶液锂电第三章水系锂电容量衰减机理123非水系锂电的工作原理第一章非水系锂离子电池锂离子电池采用能可逆地嵌入和脱嵌锂离子的具有层状或隧道结构的活性物质作为正、负极，其电池反应的实质是一个锂离子的浓差电池：在电池充电时，锂离子从正极嵌锂化合物中脱嵌，经过电解质溶液嵌入负极化合物晶格中，正极活性物质处于贫锂状态；电池放电时，锂离子则从负极化合物中脱出，经过电解质溶液再插入正极化合物晶格中，正极活性物为富锂状态。正极：负极：总反应：非水系锂电的性能比较第一章非水系锂离子

2、电池非水系电池的优点：高比能量（130-200wh/kg）高比功率（1800w/kg）长循环寿命（500-1000次）低自放电（6-8%/月）无记忆效应非水系电池的缺点：内部阻抗高，其电导率比水溶液小两个数量级难以实现大电流放电生产条件要求苛刻，成本高存在严重的安全隐患第二章水系锂离子电池由于水系锂离子电池具有价格低廉，无环境污染，安全性能高，高功率等优点，成为具有开发和应用潜力的新一代储能器件。水系锂离子电池的理论基础第二章水系锂离子电池LiWu等人根据理论实验研究和实验证明，提出选择合适锂嵌脱电位的材料作为电池正负

3、极和调节电解液的PH值，利用水溶液作为电解液具有可行性。水系锂离子电池的发展历程第二章水系锂离子电池在1994年，Dahn研究组于《Science》首次报道了一种用水溶液电解质的锂离子电池，负极采用V02，正极采用LiMn2O4，电解质溶液为微碱性的Li2SO4溶液，其平均工作电压l.5V，能量密度为75Wh/kg，实际应用中这种电池的能量密度接近40wh/kg，大于铅酸电池(30wh/kg)，与Ni一cd电池相当。但循环性能很差。Dahn认为水系锂离子电池衰减的原因可能是水的分解，电极材料在水溶液里的溶解，和电极材料

4、的结构变化。并指出V02/LiMn204体系衰减得主要原因是VO2电极在电解液里的溶解。电极反应方程式为：水系锂离子电池的发展历程第二章水系锂离子电池由于VO2比较昂贵，LIWu等人提出一种成本低廉的方法就是两个电极都采用LiMn2O4。LiMn2O4/γ-Li0.36Mn2O4电池的平均电压为0.8v，能量密度达40Wh/kg,虽然其能量密度小于LiMn2O4/VO2(B)，但是利用锂锰氧化物作为电极正负极材料组装成水溶液锂离子电池是一个不错的例子。WangGX等研究的水溶液锂离子电池以尖晶石型Li2Mn408(Li

5、4Mn5O12)为负极材料，LiMn2O4为正极材料，以5mol/LLiNO3和0.001mol/LLioH的水溶液为电解液组，其容量约100mAh/g，平均电压为1.0一1.1v。水系锂离子电池的发展历程第二章水系锂离子电池由于锂含量不同，正负极的化学电势存在差异，从而能够组装成电池体系。化学反应方程式如下:水系锂离子电池的发展历程第二章水系锂离子电池YangHui等以Zn和MnO2为电极对，在LiOH电解液中，组装的电池比容量大于200mAh/g，但其深度放电严重地影响样品的循环性能。用XRD分析表明在充放电过程中

6、，锂离子在Zn、MnO2间可逆嵌脱。Joachimkohler等研究了LiV308作为水溶液锂离子电池负极材料的电化学性能。LiV3O8是八面体和三角双锥组成的层状结构，其具有比容量高，循环性能好。在低于析氢电位的中性水溶液中，锂离子能够从LiV308进行可逆嵌脱。但不发生水的电化学分解。他们组装的电池分别采用LiNi0.81Coo.1902和LiV3O8为正负极，以1mol/L的Li2SO4溶液为电解液，该电池比容量达45mAh/g(按正负极质量计算)，30次充放循环之后，放电容量保留70%。水系锂离子电池的发展历程

7、第二章水系锂离子电池About80%ofthedischargecapacityofthefirstcyclesismaintainedafter30cyclesandabout40%after100cycles.水系锂离子电池的发展历程第二章水系锂离子电池中科院北京物理所陈立泉院士研究组2006年报道了负极采用TiP2O7和LiTi2(P04)3，正极采用LiMn204，电解质溶液为LiNO3溶液的水系锂离子电池。其中TiP2O7/LiNO3/LiMn204水系锂离子电池平均工作电压1.40V，放电容量约42mAh/g

8、，10次充放电循环后，放电容量保持率为85%;而LiTi2(P04)3/LiMn2O4水系锂离子电池平均工作电压1.50v，放电容量约45mAh/g，10次充放电循环后，放电容量保持率为75%。水系锂离子电池的发展历程第二章水系锂离子电池2007年，复旦大学吴宇平教授小组报道负极采用LiV3O8，正极采用LiCoO2，电解质溶液为