鋰離子電池應用﹑研究與發(fā)展

鋰離子電池的研究與發(fā)展

目錄鋰離子電池的應用現(xiàn)狀1

鋰離子電池的充放電原理2

未來市場發(fā)展和展望4

材料的改進3鋰離子電池的應用現(xiàn)狀1鋰離子二次電池的起源圖1.1有關電池的發(fā)展歷史圖1.2鋰離子電池在二次電池市場占有率的趨勢

鋰離子二次電池的發(fā)展二次電池市場上二次電池的種類鎳鎘電池

鋰離子電池氫鎳電池鉛酸電池(電瓶)圖1.3商業(yè)化的二次電池種類鋰離子電池的優(yōu)點

電壓高(Ni-Cd、Ni-H電池的3倍);

比能量大(2倍于Ni-Cd，1.5倍于Ni-MH);

循環(huán)壽命長(500次以上,甚至1000次以上);

安全性能好,無公害,無記憶效應;

自放電小(低于Ni-Cd的25-30%，Ni-MH的30-35%);

可快速充放電;工作溫度范圍高，重量小鋰離子電池的主要市場圖1.4鋰離子電池的主要應用福特Escape混合動力車鋰離子電池的未來市場圖1.5鋰離子電池的拓展市場鋰離子二次電池的發(fā)展圖1.6鋰離電池需求量預測

隨著材料研發(fā)的不斷進步和電池電化學性能的提高,鋰離子電池仍然會快速增長,霸占著二次電池市場

鋰離子電池充放電原理2鋰離子電池的原理示意圖DischargeChargeloadeeChargeDischargeElectrolyteeeeeeeee+_CurrentCollectorCurrentCollectorAnodeCathodeLi1-xCoO2LixC6

以氧化鈷鋰為正極材料，石墨為負極材料的鋰二次電池充放電示意圖

分別代表石墨炭原子、氧原子及鈷原子

圖2.1鋰離子電池的充放電原理示意圖正極反應:負極反應:總的反應:鋰離子電池的反應機理

電極反應:

可逆地嵌入和脫嵌Li+的過程

電池材料的改進3鋰離子電池的負極材料石墨:作為碳材料中的一種，與鋰形成石墨嵌入化合物（GraphiteIntercalationCompounds）LiC6.制備高純度和規(guī)整的微結構碳負極材料,巴基球C60、碳納米管和其它納米尺度的嵌鋰微結構.增加材料結構的穩(wěn)定性

特殊結構的金屬氧化物如新型錫復合氧化物基負極材料.質(zhì)量比能量較碳負極材料大大提高,電容量以及循環(huán)性能得到提高

石墨材料的改性

引入非金屬元素：H、B、N、Si、P、S等引入金屬元素：K、Mg、Al、Ga、V、Ni、Co、Cu、Fe等表面處理:氧化處理﹑采用碳包覆﹑包覆金屬及其氧化物﹑聚合物包覆

容量循環(huán)衰減

未來市場發(fā)展和展望4鋰離子二次電池的市場發(fā)展

鋰離子電池目前已經(jīng)成為便攜式電器(手機、筆記本電腦等)標配電源。鋰離子電池作電動汽車(EV)、混合電動汽車(HEV)的動力電源也會得到更廣泛應用。在航空航天領域、軍事應用、微型機電系統(tǒng)、動力負荷調(diào)節(jié)系統(tǒng)﹑生物領域等方面，鋰離子電池會扮演越來越重要的角色。參考文獻1.KisukKang,YingShirleyMeng,JulienBréger,ClareP.Grey,andGerbrandCeder,ElectrodeswithHighPowerandHighCapacityforRechargeableLithiumBatteries,Science311(2006)977-980.2.HiroyukiNishideandKenichiOyaizu,TowardFlexibleBatteries,Science319(2008)737-738.3.JoeAlper,TheBattery:NotYetaTerminalCase,Science296(2002)1224-1226.4.吳宇平等編著,鋰離子二次電池,化學工業(yè)出版(2002),P99-103.5.Y.Kim,H.S.Kim,S.W.Martin,SynthesisandelectrochemicalcharacteristicsofAl2O3-coatedLiNi1/3Co1/3Mn1/3O2cathodematerialsforlithiumionbatteries,ElectrochimicaActa52(2006)1316-1322.6.L.Liu,Z.Wang,H.Li,L.Chen,X.Huang,Al2O3-coatedLiCoO2ascathodematerialforlithiumionbatteries,SolidStateIonics152-153(2002)341-346.7.RobertF.Service,ShrinkingDimensionsSpurResearchIntoEver-SlimmerBatteries,Science308(2005)786.8.

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