锂离子二次电池正极材料研究进展

看看锂离子电池正极材料的科研进展,希望可以为你的科研带来帮助。

锂离子二次电池正极材料 研究进展主讲人： 主讲人：宫 杰 材料科学与工程学院

看看锂离子电池正极材料的科研进展,希望可以为你的科研带来帮助。

电池是一种利用电化学的氧化-还原反应， 电池是一种利用电化学的氧化 还原反应，进行 还原反应 化学能------电能之间转换的储能装置。 电能之间转换的储能装置。 化学能 电能之间转换的储能装置锌锰干电池

一次电池 电池

纽扣电池 锂原电池 铅酸电池

二次电池

镍氢电池 锂离子电池

看看锂离子电池正极材料的科研进展,希望可以为你的科研带来帮助。

一次电池

锂离子电池

铅酸电池

锂离子电池

看看锂离子电池正极材料的科研进展,希望可以为你的科研带来帮助。

电池的应用

看看锂离子电池正极材料的科研进展,希望可以为你的科研带来帮助。

一、锂离子电池1.锂离子电池结构示意图

看看锂离子电池正极材料的科研进展,希望可以为你的科研带来帮助。

2.设计思想80年代，由Armand提出了“摇椅式”锂离子二 年代， 提出了“ 年代 提出了 摇椅式” 次电池的新概念。提出电池的正、 次电池的新概念。提出电池的正、负极材料采用可以 储存和交换锂离子的材料，利用充放电时， 储存和交换锂离子的材料，利用充放电时，锂离子的 来回移动进行能量交换。 来回移动进行能量交换。 层状化合物LiCoO2的合成，发现石墨可插入锂离 的合成，发现石墨可插入锂离 层状化合物 子生成石墨层间化合物Li 子生成石墨层间化合物LixC6。 1991年由日本SONY公司生产出以 1991年由日本SONY公司生产出以LiCoO2为正极材 年由日本SONY公司生产出以 碳黑为负极材料的商业化锂离子电池。 料，碳黑为负极材料的商业化锂离子电池。

看看锂离子电池正极材料的科研进展,希望可以为你的科研带来帮助。

3.锂离子电池工作原理

看看锂离子电池正极材料的科研进展,希望可以为你的科研带来帮助。

4.锂离子电池电极反应充电

正极反应:LiCoO2 正极反应

放电

Li1-xCoO2+xLi++xe充电 放电 充电

负极反应:6C+xLi++xe负极反应

LixC6

电池反应:6C+LiCoO2 电池反应

放电

Li1-xCoO2+ LixC6

看看锂离子电池正极材料的科研进展,希望可以为你的科研带来帮助。

5.锂离子电池的组成

正极

LiCoO2 、 LiNiO2 、 LiMn 2 O 4 等

电池

负极

人造石墨系列、天然石墨系列、 人造石墨系列、天然石墨系列、 焦炭系列等

电解质

有机溶剂电解质(液态) 有机溶剂电解质(液态) 聚合物电解质(固态、凝胶) 聚合物电解质(固态、凝胶)

看看锂离子电池正极材料的科研进展,希望可以为你的科研带来帮助。

6.目前锂离子电池优缺点 锂离子电池与镍镉、 锂离子电池与镍镉、镍氢电池性能的对比技术参数 工作电压(V) ) 比容量(Wh/Kg) 充放电寿命(次) 次 自放电率(%/月) 月 有无记忆效应 有无污染 镍镉电池 1.2 50 500 25-30 有 有 镍氢电池 1.2 65 500 30-35 有 无 锂离子电池 3.6 105-140 1000 6-9 无 无

看看锂离子电池正极材料的科研进展,希望可以为你的科研带来帮助。

优点1.工作电压高 1.工作电压高 2.能量密度高 2.能量密度高 3.自放电速率低 3.自放电速率低 4.循环寿命长 4.循环寿命长 5.无记忆效应 5.无记忆效应 6.环保 6.环保

缺点

1.快充放电性能差、 1.快充放电性能差、大 快充放电性能差 电流放电特性不理想 2.价格偏高 2.价格偏高 3.过充放电保护问题 3.过充放电保护问题

看看锂离子电池正极材料的科研进展,希望可以为你的科研带来帮助。

二、锂离子电池对正、负极材料的要求 锂离子电池对正、(1)

具有稳定的层状或隧道的晶体结构。 具有稳定的层状或隧道的晶体结构。 具有较高的比容量。 (2) 具有较高的比容量。 (3) 有平稳的电压平台。 有平稳的电压平台。 负极材料具有高的电位差。 (4) 正、负极材料具有高的电位差。 具有较高的离子和电子扩散系数。 (5) 具有较高的离子和电子扩散系数。 环境友好。 (6) 环境友好。

看看锂离子电池正极材料的科研进展,希望可以为你的科研带来帮助。

三、锂离子电池正极材料研究现状大多数可作为锂离子电池的活性正极材料是含 锂的过渡金属化合物，而且以氧化物为主。 锂的过渡金属化合物，而且以氧化物为主。 目前已 用于锂离子电池规模生产的正极材料为LiCoO2。 用于锂离子电池规模生产的正极材料为材料 名称 LiCoO2 理论 比容量 275 mAh/g LiNiO2 274 mAh/g LiMn2O4 148 mAh/g 实际 电位 性价 特 点 比 比容量 平台 130 ~ 4V 3 性能稳定，高比容量， 性能稳定，高比容量， 140 放电平台平稳 170 ~ 180 100 ~ 120 4V 4V 2 1 高比容量， 高比容量，价格较低 热稳定性较差， 热稳定性较差， 低成本， 低成本，高温循环和 存放性能较差

看看锂离子电池正极材料的科研进展,希望可以为你的科研带来帮助。

1.层状结构材料( LiCoO2、 LiNiO2等) .层状结构材料(

看看锂离子电池正极材料的科研进展,希望可以为你的科研带来帮助。

LiCoO2理论比容量275mAh/g。 。 理论比容量

工作区间： 工作区间： 锂脱出量 < 0.5,工作平台位于 ，工作平台位于4.0V,比容 ， 量137 mAh/g,循环性能好。 ,循环性能好。 结构不稳定，需要充电保护。 当锂脱出量>0.5 时，结构不稳定，需要充电保护。 锂脱出量>

看看锂离子电池正极材料的科研进展,希望可以为你的科研带来帮助。

存在的主要问题有较大差距。 (1)实际比容量与理论值 )实际比容量与理论值275 mAh/g有较大差距。 有较大差距 (2)资源匮乏，成本高。 )资源匮乏，成本高。 (3)有一定毒害。 )有一定毒害。

主要解决办法利用Ni、Al等元素掺杂替代，稳定结构，提高电位 利用 、 等元素掺杂替代，稳定结构， 等元素掺杂替代 和比容量，降低成本。 和比容量，降低成本。