鋰離子電池資料積累課件

1、鋰離子電池學(xué)習(xí)資料積累電池的分類鋰電池分類鋰離子電池的產(chǎn)生鋰離子電池的發(fā)展史鋰離子電池后來，日本索尼公司發(fā)明了以碳材料為負(fù)極、以含鋰的化合物為正極的鋰電池，在放電過程中，沒有金屬鋰存在，只有鋰離子，這就是鋰離子電池。當(dāng)對(duì)電池進(jìn)行充電時(shí)，電池的正極上有鋰離子生成，生成的鋰離子經(jīng)過電解液運(yùn)動(dòng)到負(fù)極。而作為負(fù)極的碳呈層狀結(jié)構(gòu)，它有很多微孔，達(dá)到負(fù)極的鋰離子就嵌入到碳層的微孔中，嵌入的鋰離子越多，充電容量越高。同樣，當(dāng)對(duì)電池進(jìn)行放電時(shí)，嵌在負(fù)極碳層中的鋰離子脫出，又運(yùn)動(dòng)回正極?；卣龢O的鋰離子越多，放電容量越高。Armand教授是鋰離子電池的奠基人之一，是國(guó)際學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界公認(rèn)的、在電池領(lǐng)域具有原始創(chuàng)新

2、成果的電池專家。Armand教授的主要原創(chuàng)性學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)有：1977年，首次發(fā)現(xiàn)并聽出石墨嵌鋰化合物作為二次電池的正極材料。在此基礎(chǔ)上，與1980年首次提出“搖椅式電池”（Rocking Chair Battery）概念，成功解決了鋰負(fù)極材料的安全性問題。1978年，首次提出了高分子固體電解質(zhì)應(yīng)用于鋰電池。1996年，提出離子液體電解質(zhì)材料應(yīng)用于染料敏化太陽(yáng)能電池。提出了碳包覆解決磷酸鐵鋰正極材料的導(dǎo)電性問題，為動(dòng)力電池及電動(dòng)汽車的產(chǎn)業(yè)化奠定了基礎(chǔ)。鋰離子電池的特點(diǎn)鋰離子電池的工作原理鋰離子電池的工作原理鋰離子電池工作原理鋰離子電池的形狀圓形電池方形電池高分子電池鋁罐電池圓形電池的結(jié)構(gòu)鋰離子電池的

3、組成及材料鋰離子電池原理探討鋰離子電池的充電過程分為兩個(gè)階段：恒流快充階段（指示燈呈紅色）和恒壓電流遞減階段（指示燈呈黃色）。鋰離子電池過度充放電會(huì)對(duì)正負(fù)極造成永久性損傷。過度放電導(dǎo)致負(fù)極碳片層結(jié)構(gòu)出現(xiàn)塌陷，而塌陷會(huì)造成充電過程中鋰離子無(wú)法插入；過度充電使過多的鋰離子嵌入負(fù)極碳結(jié)構(gòu)，而造成其中部分鋰離子再也無(wú)法釋放出來。鋰離子電池保持性能最佳的充放電方式為淺充淺放。開路電壓是指在非工作狀態(tài)下即電路中無(wú)電流流過時(shí)，電池正負(fù)極之間的電勢(shì)差。一般情況下，鋰離子電池充滿電后開路電壓為4.14.2V左右，放電后開路電壓為3.0V左右。通過對(duì)電池的開路電壓的檢測(cè)，可以判斷電池的荷電狀態(tài)。工作電壓又稱端電壓

4、，是指電池在工作狀態(tài)下即電路中有電流流過時(shí)電池正負(fù)極之間的電勢(shì)差。電池放電工作狀態(tài)下，電流流過電池內(nèi)部時(shí)，需克服電池的內(nèi)阻所造成阻力，故工作電壓總是低于開路電壓，充電時(shí)則與之相反。鋰離子電池的放電工作電壓在3.6V左右。放電平臺(tái)時(shí)間放電平臺(tái)時(shí)間是指在電池滿電情況下放電至某電壓的放電時(shí)間。例如對(duì)某三元電池測(cè)量其3.6V的放電平臺(tái)時(shí)間，以恒壓充到電壓為4.2V，并且充電電流小于0.02C時(shí)停止充電即充滿電后，然后擱置10分鐘，在任何倍率的放電電流下放電至3.6V時(shí)的放電時(shí)時(shí)間即為該電流下的放電平臺(tái)時(shí)間。因某些使用鋰離子電池的用電器的工作電壓豆油電壓要求，如果低于要求值，則會(huì)出現(xiàn)無(wú)法工作的情況。所以

5、放電平臺(tái)是衡量電池性能好壞的重要標(biāo)準(zhǔn)之一。充放電倍率充放電倍率是指電池在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)放出其額定容量時(shí)所需要的電流值，1C在數(shù)值上等于電池額定容量，通常以字母C表示。如電池的標(biāo)稱額定容量為10Ah，則10A為1C（1倍率），5A則為0.5C，100A為10C，以此類推。自放電率自放電率又稱荷電保持能力，是指電池在開路狀態(tài)下，電池所儲(chǔ)存的電量在一定條件下的保持能力。主要受電池的制造工藝、材料、儲(chǔ)存條件等因素的影響。是衡量電池性能的重要參數(shù)。鋰離子電池類型圓柱形鋰離子電池（Cylindrical Li-ion Battery）方形鋰離子電池（Prismatic Li-ion Battery）紐扣鋰離

6、子電池（Coin Li-ion Battery）薄膜鋰離子電池（Thin Film Li-ion Battery）鋰離子電池的主要組成部分鋰離子電池主要組分常見材料正極材料理論電容量的計(jì)算1 mol正極材料Li離子完全脫嵌時(shí)轉(zhuǎn)移的電量為96500C（96500C/mol是法拉第常數(shù)）有單位知mAh/g指每克電極材料理論上放出的電量：1 mAh=1*10-3安培*3600秒=3.6C以磷酸鐵鋰電池為例：LiFePO4的分子量是157.756g/mol，所以它的理論電容量是96500/157.756/3.6=170 mAh/g常見正極材料及其性能比較未來鋰離子電池正極材料的發(fā)展方向在動(dòng)力電池領(lǐng)域，錳酸鋰和磷酸鐵鋰是最有前途的正極材料。二者相對(duì)鈷酸理有更強(qiáng)的價(jià)格優(yōu)勢(shì)，具有優(yōu)秀的熱穩(wěn)定性和安全性。在通訊電池領(lǐng)域，三元復(fù)合材料和鎳酸鋰是最有可能成為替代鈷酸理的正極材料。三元相對(duì)鈷酸理具有比價(jià)優(yōu)勢(shì)和更高的安全性，而鎳酸鋰容量更高。LiFeO4的出現(xiàn)John B. GoodenoughLiFeO4固相合成法共沉淀法微波合成法溶膠凝膠法水熱合成法溶劑熱法模板法碳包覆提高比表面積LiFeO4最新研究進(jìn)展鋰離子電池負(fù)極材料負(fù)極材料分類比較鋰離子電池電解液鋰電池電解液添加劑種類鋰離子電池電解質(zhì)材料鋰電池中的關(guān)鍵內(nèi)層組件隔膜隔膜的性能及其對(duì)電池性能的影響鋰電池隔膜材料分類隔膜制備技術(shù)聚合物電