（应用化学专业论文）PVDF基复合型聚合物电解质的研究及其应用.pdf

天津大学博士学位论文 摘要 本文引入一种新型纳米型无机材料制备出了具有优异电化学性能的复合型 聚合物电解质，全面研究了无机纳米填料对聚合物电解质电化学性能的影响并对 其作用机理进行分析；首次对聚合物电解质、无机填料和新型锂盐双乙二酸硼酸 锂( l i b o b ) 与铝集流体之间的腐蚀性进行了系统的研究；将l i b o b 作为锂盐 添加剂，研究其对铝集流体腐蚀性、正极材料的兼容性等性能的作用和影响；最 后用本文制备复合型聚合物电解质的方法对生产用的液态锂离子电池隔膜进行 改性，制备出型号为3 8 3 5 6 2 的航模用聚合物锂离子电池，全面研究了该聚合物 锂离子电池的电化学性能和安全性能。 本文首次将具有纳米结构的p c 4 0 1 型气相a 1 2 0 3 引入到聚合物电解质体系 中。以p v d f h f p 共聚物为基体、丙酮乙醇为溶剂非溶剂体系，采用倒相 法制各出具有优异电化学性能的复合型聚合物电解质。通过多种电化学实验手段 表明，由于具有纳米尺寸、较高的比表面积及表面活性基团，无机填料能够较大 程度地降低聚合物电解质的结晶度、提高孔隙率、吸液率及离子导电率、锂离子 迁移数和与金属锂的界面性能等。对无机填料的含量进行调整以获取最优化的物 理和电化学性能。一系列的实验表明，无机填料对共聚物的比为l ：1 0 时为最佳 值。 当p c 一4 0 1 的含量为l o 时，聚合物电解质的结晶度从不含无机填料时的 2 3 降至9 左右，降低幅度超过6 0 ；同时，聚合物电解质的孔隙率和吸液率 也有较大幅度的提高。聚合物电解质的离子导电率为0 8 9m s c m ，能较好地满足 锂离子电池的实际需求；锂离子迁移数达到0 4 7 ，远远高于液态电解质o 2 0 3 的水平。因此该聚合物电解质适合应用于高功率锂离子电池中。 本文首次对锂离子电池中铝集流体的腐蚀性行为进行了全面系统的研究，并 提出一种新型的等效电路对铝集流体的腐蚀性行为进行分析和拟合。通过电势阶 跃法、交流阻抗法、循环伏安法等电化学方法表明，p c 4 0 l 能够较好地衰减铝 集流体的腐蚀电流，而且工作电压越高其抑蚀效果越突出。无机纳米填料的添加 能够改变铝集流体上界面钝化层的结构与厚度，从而达到降低铝腐蚀电流的保护 作用。 全面比较了l i p f 6 、l i b f 4 、l i c l 0 4 和l i b o b 四种常用锂盐对铝集流体的腐 蚀性行为。结果表明，l i b o b 具有最低的腐蚀电流。不同锂盐对铝箔的稳定性 从强到弱的顺序为：l i b o b l i b f 4 l i p f 6 l i c l 0 4 。l i b o b 对铝集流体的高温稳 天津大学博士学位论文 定性非常优异，在7 0 下依然对铝箔保持较高的稳定性。这对提高锂离子电池 的高温性能具有一定的实际意义。 本文首次将l i b o b 作为添加剂应用于聚合物电解质中并系统研究了其对各 项电化学性能的影响。研究结果表明在l i p f 6 电解液中添加5 的l i b o b 能有效 地抑制铝集流体的腐蚀行为。该发现有利于改善电池的循环寿命和储存性能。 l i b o b 作为锂盐添加剂还能明显改善正极材料的首次充放电效率及其界面膜的 稳定性和界面阻抗。l i m n 2 0 4 的结构稳定性较差，特别是在高温下，其会逐渐溶 解于l i p f 6 电解液中，从而导致l i m n 2 0 4 锂离子电池的循环与高温性能较差。在 7 0 下存放1o 天，5 的l i b o b 使l i m n 2 0 4 锂离子电池的不可逆容量损失从3 5 降至2 6 。因而l i b o b 添加剂能够显著降低l i m n 2 0 4 锂离子电池的自放电速率。 这对聚合物锂离子电池的应用也有一定的现实意义。 将复合型聚合物电解质的制备方法和体系应用于常规液态锂离子电池使用 的隔膜中，对其进行改性。通过s e m 清晰地观察到表面和断面的微观形貌，其 孔径及厚度分布都较为均匀。选择l i f e p 0 4 为正极、复合石墨为负极材料，使用 改性后的隔膜制备成使用于航模中的3 8 3 5 6 2 型聚合物锂离子电池，其初始容量 超过5 0 0m a h 。使用该隔膜的电池具有优异的大电流充放电性能，l o c 放电依然 有初始容量的9 0 ，其高功率循环性能也较好，l0 c 充放电循环2 0 0 次后容量衰 减在5 左右。不过其电压平台及高温循环性能欠佳。这主要是受正极材料本身 和l i p f 6 电解液的影响。 依据国际通用标准对电池进行各类安全性测试。结果表明，该电池具有优异 的安全性能，其抗过放、过充、1 5 0 热冲击及短路性能等都较好，所有安全性 实验均未出现漏液、着火或爆炸等现象。 关键词：倒相法；复合型聚合物电解质；聚合物锂离子电池；无机纳米填料； 双乙二酸硼酸锂；安全性能 i l 天津大学博士学位论文 a b s t r a c t i nt h i sd i s s e n a t j o n ，w ep r e p a r e dc o m p o s i t ep o 】y m e re l e c t r o l y t e s ( c p e ) w i t hh i g h e l e c t i - o c h e m i c a lp e r f o r n l a n c e sb yi n t r o d u c i n gau n i q u en a n o s i z e di n o 唱a n i cm a t e r i a l t h ee 腩c t so fi n o 玛a n i c 卸e r so nt h ee l e c t r o c h e m i c a lp e 怕r n l a n c e so fc p ea n dt h e m e c h a n i s mw e r ef u l l ys t u d j e da n da n a l y z e d ，a sw e l ja st h ee f 论c t so ft h ei n o 唱a n i c 6 1 l e r sa n dl i t h i u ms a l t so na l u m i n u mc u r r - c n tc o u e c t o r sc o r r o s i o na tb o t hr o o ma n d h i 曲t e m p e r a t u r e t h eu n i q u el i t h i 啪s a l t - l i t h i u mb i s ( o x a l a t e ) b o r a t e ( l i b o b ) w a s a p p l i e d a sl i t h i u ms a l ta d d ；t i v e ， a n di t se f r e c to na l u m i n u mc o r r o s i o n ，t h e c o m p a t i b i l i t yw i t hc a t h o d ea c t v e m a t e r i a l sw e r et h o r o u 曲l ys t u d i e d w ea l s o c o m b i n e dt h et h e o r e t i c a lr e s e a r c ha n dl ( n o w l e d g ew i t hp r a c t i c a la p p l i c a t i o n ，a p p l i e d t h ec p e p r e p a r a t i o ns y s t e mt om o d i 黟t h es e p a r a t o ru s e di nc o m m e r c i a l l i q u i dl i - i o n b a 讹r i e s 3 8 3 5 6 2 - t ) ，p e dp o l y m e rl i - i o n b a 吮r i e su s e di na 卸l a n em o d e l sw e r e a s s e m b l e d t h ee l e c t r o c h e m i c a la n ds a f e 够 p e r f - o n n a n c e s o ft h e b 甜e 拶 w e r e s y s t e m a t i c a ll ys t u d i e d p c - 4 01 - an a n o s i z e df u m e da l u m i n aw i t hu l t r a - f i n es u r f a c es t m c t u r e - w a sf i r s t l y i n t r o d u c e di n t ot h ec p es y s t e m c p ew e r ep r e p a r e dt h r o u 曲p h a s ei n v e r s i o nm e t h o d p v d f - h f p c o p o l y m e rw a s u s e da sm a t r i x h o s t ， a c e t o n ea n de t h a n o la s s o 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r o s i o n b e h a v i o rw a sp r o p o s e d t h er e s u l t so b t a i n e dt h r o u g hv a r i o u se l e c t r o c h e m i c a lm e t h o d s s h o wt h a tt h ei n o 玛a n i cf i l i e ra c t sa sag o o di n h i b i t o ro f a l u m i n u mc o r r o s i o nb e h a v i o r a n dt h eh 远h e ro ft h ew o r k i n gv o l t a g e ，t h eb e t t e ro ft h ei n h i b i t i n ge f r e c t t h er e s e a r c h r e v e a l e dt h a tt h ea d d i t i o no ft h ei n o 唱a n i cf i l l e rc a nm o d i 矽t h ec o m p o s i t i o n ， c o n s t m c t i o na n dt h et h i c l ( n e s so ft h ep a s s i v a t i o nl a y e ri nt h ei n t e 渤c eb e t 、) ，e e nt h ep e a n da l u m i n u m a l lt h e s ef a c t o r sr e s u l ti nt h ep r o t e c t i o no fa i u m i n u mf 如mc o r r o d i n g w ec o m p a r e dt h ea l u m i n u mc o m s i o nb e h a v i o r so fd i 艉r e n tl i t h i u ms a l t s ，t h e r e s u l t ss h o w e dt h a tl i b o be x h i b i t st h e1 0 w e s tc o r r o s i o nc u r r e n 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e r2 0 0 l v 天津大学博士学位论文 c y c l e sa tl0ci sa b o u t5 o fi n i t i a lc a p a c i 哆h o w e v e r ，t h ed i s c h a 曙ep l a t e a ua th i g h r a t e sa n dt h eh i 曲t e m p e r a t u r ep e 而m a n c eo ft h eb a t t e 巧i sr e v e l yp o o r t h i si s m a i n i yi i m i t e db yt h ec a t l l o d ea c t i v em a t e r i a la n dt h ee l e c t r 0 i y t eb a s e do nl i p f t h eb a t t e 口h a sh i g hs a f - e 妙p e r f o n n a n c e i ts u r v i v e sa r e rv a r i o u ss a f e t yt e s t i n g s ， i n c l u d i n go v e r d i s c h a 唱et oo vo v e r c h a 唱ea t3ct o10 va n dh e a ts h o c ka t15 0 f o r lha n de x t e m a is h o r tc i r c u i t t h e r ew a sn oe l e c t r o l y t el e a k a g e ，f i r eo re x p j o s i o na r e r a l lt h e s et e s t s k e y w o r d s ： p h a s ei n v e r s i o nm e t h o d ；c o m p o s i t ep o l y m e re l e c t r o l y t e ；p o l y m e r l i - j o 力b a n e 叮；j n o 略a 力j c 矗j l e r s ；l j b o b ；s a f e t yp e r f b 瑚a n c e v 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的 研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得苤盗苤堂或其他教育机构的学位或证 书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中 作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：潍譬 签字日期：2 。4 尸年e 月3b 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解墨注盘堂有关保留、使用学位论文的规定。 特授权墨注盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名： 卸锯 签字日期：沁p 年皇月j o 日 导师签名1 哲伦v 签字日期：2o 口f ) 年s 月；p 日 第一章绪论 1 1 锂离子电池概况 第一章绪论 自二十世纪初起，电池就一直是信息、电子业发展的动力，被广泛应用于 手机、无线通讯设备、军事、国防等多个领域，并进一步朝着小型化、数字化、 智能化、环保化方向发展。 电池的种类很多。按性质分，可以分为原电池和蓄电池两大类。其中原电 池又叫一次电池( p r i m a r yb a 位e 巧) ，为不可充电电池，主要包括：锌锰电池、碱 性电池、锌银电池和锂锰电池等。其应用范围主要包括收( 录) 音机、手电筒、 剃须刀等。蓄电池也叫二次电池，是可循环充放电、反复使用的电池【l 】。 二次电池主要包括铅酸电池、镍镉( 氢) 电池及锂离子电池。铅酸电池具 有需求量大、易工业化生产等优势，应用领域广泛，如摩托车、汽车、通讯、电 力行业等。然而金属铅本身为毒性较大的重金属，而且铅酸电池在生产过程中容 易产生p b 、p b o 等粉尘污染及酸雾等。因此对环境的污染非常严重，并且铅酸 电池的能量密度和充放电效率较低。 镍镉电池更是因为含有高污染的镉元素、有明显的记忆效应、自放电现象 严重等原因而慢慢被主流市场抛弃。而镍氢电池亦存在工作电压和能量密度低等 问题，因此并不能满足目前便携式电子产品及国防、军事的发展需求。 近半个世纪来，电子产业的迅猛发展对电源及储能装置提出了更高的要求， 人们需要能量、功率密度更高、性能更好、使用寿命更长的电池。锂离子电池就 是在这个背景下诞生的。 锂在所有金属中密度最小，仅为o 5 3 5g c m 一，大约为水的一半。其摩尔质 量为6 9 4 m o l 。根据法拉第定律，可以计算出金属锂的质量能量密度高达3 8 0 0 m a h g ( 锌为8 2 0m a i l g ，而铅则仅为2 6 0m a h 儋) 1 2 ，3 i 。金属锂的标准电极电位 为3 0 4 5v ( v ss h e ，标准氢电极) ，也是所有金属中最低的。这也是其它材料所 无法比拟的。因此，理论上讲，金属锂是最理想的电池负极材料。以金属锂作为 负极材料的电池能获得比其它电池体系更高的能量密度及更高的工作电压。 1 1 1 锂离子电池的发展历程 1 9 5 8 年第一次正式发表了以金属锂为负极材料制成电池的报引4 ，5 1 。1 9 6 2 年则由c h i l t o n 等人( 6 1 正式提出“锂二次电池( s e c o n d a r yl i t h i u mb a t t e r y ) 的概念。 到了2 0 世纪7 0 年代，使用金属锂作为负极的一次电池终于诞生并得到商品化。 第一章绪论 获得商品化的一次锂电池体系包括l i s 0 2 ，l i s o c l 2 ，l i m n 0 2 等。由于储能多、 质量轻、体积小等优势，一次锂电池迅速成为当时手表、计算器等电子器件的首 选电源【7 】，得到了迅速的发展及推广。 自上世纪8 0 年代起，人们期望能够充分利用锂负极能量密度高、电势低的 优势，尝试着将锂电极用在可充电电池上，从而扩大锂电池的应用范围。在此之 前，人们的注意力主要集中在以金属锂及锂合金为负极的锂二次电池上。其中的 典型代表是e ) 【) ( o n 公司在7 0 年代末开发出的l i t i s 2 电池体系。该电池的充放电 过程如下： x l i + t i s ，乍 l i 、，t i s ， 然而，由于金属锂的化学活性非常高，它在疏质子有机溶剂( 印r o t i cs o l v e n t s ) 中依然表现出很强的反应能力，能与大多数溶剂组分发生反应。另外，锂二次电 池在充放电循环过程中，由于电流分布不均匀等原因，会导致锂离子在负极表面 的沉积与溶解亦不均匀，经过一次的循环次数后会产生枝晶锂( d e n d r i t el i t h i u m ) 和死锂( d e a dl i t h i u m ) 。枝晶锂和死锂的存在一方面可能引发电池燃烧甚至爆炸， 极大地影响了电池的安全性能，另一方面会导致锂负极的有效容量迅速衰减，使 得锂二次电池的循环寿命降低( 锂二次电池的充放电循环次数仅为2 0 0 次f 3 】) 。 而为了获得一定的循环使用次数，在锂二次电池中，负极金属锂的用量一般要过 量3 5 剧2 1 。 纵观锂电池( 包括一次锂电池和二次锂电池) 的发展和市场化历程可以发 现，安全事故一直伴随左右。1 9 8 9 年，加拿大著名的m o l i 公司生产的锂二次电 池发生严重的爆炸事件，这一事件使得人们彻底丧失了对锂二次电池的信心【7 】。 最终，以金属锂或锂合金直接作为负极材料的电池不再被消费者使用，锂电池从 市场上彻底的消失了。然而，锂电池的研究价值依然很大，人们对锂电池的研究 热情也丝毫未见减少。 虽然金属锂由于化学活性高等原因而无法直接使用在电池上，然而“锂 本身所具有的极高的电荷密度及极低的电极电位等优势却一直吸引着学术界和 电池制造厂的注意力。如果可以找到一个能够规避金属锂所引发的安全隐患而充 分利用它的能量和电位的优势的电池体系，那么就可能诞生出一种全新的电池。 这种电池既能具有和锂二次电池一样的能量密度及工作电压，又不用担心燃烧或 爆炸等安全隐患。 对固体中快离子传导的深入研究，为锂离子电池的概念及诞生提供了理论 基础与指导依据。研究结果发现，碱金属离子能够在很多导电的无机化合物晶格 中快速移动。这些能够容纳和传导碱金属离子的无机物也叫做宿主材料( h o s t m a t r x ) ，一般为具有多价态的过渡金属氧化物或硫化物。当碱金属离子( 如锂离 第一章绪论 子) 嵌入( i n t e r c a l a t e ) 到宿主材料晶格结构中去时，过渡金属元素处于还原态， 即嵌锂状态( 1 i t h i a t e d ) ；当锂离子从嵌锂状态的宿主材料中脱嵌( d e i n t e r c a l a t e ) 出来时，过渡金属元素则被氧化。由此人们想到，可以用能自由嵌入与脱嵌锂离 子的材料用在电池中。基于这一发现，人们首次用嵌锂材料作为正极活性物质使 用在二次锂电池中。在上世纪7 0 年代末、8 0 年代初，e x ) 【o n 公司和m o l i 公司分 别提出l i t i s 2 和l m o s 2 二次锂电池体系，并致力于将它们推向市场。这两种 电池的工作电压在1 8v 左右。w h i t t i n g h a m 等人【8 】发现过渡金属氧化物具有更高 的能量与电压，并研究了它们的制备方法及脱嵌机理。这些氧化物有：v 2 0 5 、 v 6 0 1 3 、m n 0 2 等。虽然由于依然使用了金属锂为负极材料而使得这些电池没有被 市场和消费者所真正接受，然而，嵌锂材料的概念及其在电池上的应用前景越来 越受到人们的重视。 1 9 8 0 年，m a h n a n d l 9 j 首次提出“摇椅式电池”( r o c k i n gc h a i rb a n e r y ) 的概 念。“摇椅式电池”与之前的l i t i s 2 等电池相比，其最大的进步就在于它正负 极都使用嵌锂材料，而没有使用到金属锂，因此它解决了锂二次电池的枝晶问题， 从而规避了因金属锂的存在而不可避免的安全隐患。“摇椅式电池”使用低嵌锂 电位的嵌锂材料代替金属锂作为电池的负极活性物质，而正极继续使用高嵌锂电 位的过渡金属氧化物或硫化物。由于“摇椅式电池”中的“锂”是以离子的形式 存在的，锂离子在正负极间反复的嵌入与脱嵌，从而实现电池的充放电循环。因 此，这种电池也叫锂离子电池( l i t h i u m i o nb a t t e r y ) 。 s c r o s a t i 【l o 等使用l i w 0 2 为负极材料、t i s 2 或v 2 0 5 为正极材料设计并组装 成电池，证实了“摇椅式电池”的可行性。“摇椅式电池”不但具有安全性好、 的优势，还具有充放电效率高、使用寿命长等优点。不过由于材料结构等原因， 锂离子在正、负极材料内的扩散速度较慢，因此其大电流充放电性能较差，而且 比容量及工作电压等也不高。 为了进一步提高电池的工作电压，需要采用脱、嵌锂电位更高的材料作为 正极活性物质。由于氧的活性比硫的高，因此金属氧化物的氧化电位要高于硫化 物。1 9 8 1 年，g o o d e n o u 曲等【1 1j 率先提出使用过渡金属氧化物l i m 0 2 ( m = c o ，n i ， m n 等) 作为电池正极材料。该类材料具有脱、嵌锂容量及电位高、晶体结构稳 定性好等优势。在锂离子电池的发展史上，过渡金属氧化物的提出具有标志性的 意义，自此揭开了锂离子电池的雏形i l 2 i 。 1 9 8 7 年，a u b o m 等1 1 3 】以l i c 0 0 2 为正极材料、m 0 0 2 为负极材料成功组装了 锂离子电池。实验结果表明，l i c 0 0 2 是一款较理想的正极材料，具有嵌锂电位 高、结构可逆性好等特点。自此之后，人们的努力便集中在寻找适合锂离子电池 使用的负极材料上。直到l9 9 0 年，s o n y 公司第一次引进石油焦作为负极材料应 第一章绪论 用在锂离子电池中。1 9 9 1 年，s o n y 公司正式将锂离子电池推向世界，该电池以 l i c 0 0 2 为正极材料，石油焦为负极材料，电池反应方程为： l i c 0 0 2 + 6 c ，l i l 一。c 0 0 2 + l i 。c 6 石油焦能与锂离子按6 ：1 的配比形成l i c 6 的化合物，其电位与金属锂相差 不到0 5v 。经过理论计算，石油焦的嵌锂容量可达3 7 2m a h 鹰。炭材料的引进 及锂离子电池的商品化是锂离子电池发展史上最重要的一次里程碑。至此，锂电 池及锂离子电池的材料体系发展进一步成熟。 锂电池从概念的提出到正式商业化，过程曲折，其间发展出了很多电池体 系，合成与淘汰了很多电极材料。图1 1 列出了锂电池发展过程中所出现的材料 体烈4 ，l4 1 。 负极电解液正极 液态电锯液 聚合物电解质| 凝荻或复合 电解覆 图1 1 锂电池的材料体系发展历程 f i gl lt h ed e v e l o p m e n tp r o c e s so ft h ec h e m i s t r i e so fl i - b a l s e db a n e 拶 1 1 2 锂离子电池的工作原理及优势 锂离子电池主要包括正极、负极、隔膜与电解液等几大部分。其中正、负 极为具有各种晶格结构、能够可逆地嵌入与脱嵌锂离子的化合物；隔膜则为起着 隔离正、负极以免其发生短路和自放电的聚合物材料，而电解液则承担起在正、 负极之间传导锂离子的任务。锂离子电池的充放电过程示意图如图1 2 所示【3 1 。 第一章绪论 u 帅lu 岛 图l 锂离子电池的充放电示意崮 r i gi 2s c h e m m i c d e s c r i p t i o n o f t h ec h 8 # dd i s c l l 8 噜e p 删s o f l l - l o nb a t k 口 典型的锂离子电池的电化学袭选式为： ( 一) c 1 1jl i p f r e c + d e cl i m 0 2 ( + ) 负极反应为；6 c + x l i + + x e _ + l i x c 6 正极反应为：i 。i c o 仉= x l i + + l i l x c 0 0 2 + x f 电池总反应为：l i c 0 0 2 + 6 c = “l d c 0 0 2 + l l x c 6 锂离子电池实际上是一种锂离子的浓差电池| l “。锂离子在电解液中咀溶剂化 锂离子的形式存在。在充电过程中锂离子经过电解质从正校脱出并嵌入负极中 此时正极处于高电位的贫锂态，负极处于低电位的富锂态，正负极之间的电压差 最大；同时电子的补偿电荷从外电路供给到碳负极，保证电池体系的电荷平衡。 放电时则相反，锂离子从负极中脱嵌出来，经过电解质嵌入到正极巾去。此时正 极处于膏锂态，负极处于贫锂态。 由于l j c 0 0 2 与炭材料之问的嵌锂电位相差较大，因此锂离子电池的工作电压 超过36 v ，而常规的镶系电池仅为l2 v 铅酸电池则为2 v 。锂离子电池的容量 密度也是镰镉电池的2 - 3 倍l “。因为能量密度与电池的工作电压和容量成正比 所以锂系电池的能量密度要远远高于铅酸电池及镰系电池。陶i 3 比教了几种二 次电池体系的体积与质量能量密度”“。 第一章绪论 4 l e a ! n i c dn i _ l 删l ii o n l j 。 a c l am e t a j 强_ t t e r yt y p e 图卜3 不同电池体系的质量与体系能量密度比较 f i gl 一3c o m p a r i s o no ft h ev o l 啪e t r i ca n dg r a v i m e t r i ce n e r g yd e n s i t ) r b e t w e e nd i 行e r e n tb a n e 巧s y s t e m s 表1 1 比较了锂离子电池( 包括锂离子电池和锂电池) 、镍氢、镍镉电池和 铅酸电池的主要性能指标【3 ，7 ，1 7 1 。 除了工作电压和能量密度高之外，相比于传统可充电电池，锂离子电池还具 有以下优势7 j ： ( 1 ) 无污染，环境友好：锂离子电池中不含有铅、镉等有毒、有害物质，地 球上锂资源丰富，因此对环境及资源不会带来影响； ( 2 ) 循环寿命长：由于正负极材料结构的稳定性好，在深度放电条件下，锂 离子电池的循环寿命大于5 0 0 次； ( 3 ) 高倍率充放电性能好：锂离子电池适合大电流充放电，可被应用于摄像 机、手提电脑等大功率用电器上； ( 4 ) 无记忆效应：锂离子电池使用的正负极材料结构可逆性好，不存在 n i m h 电池和n i c d 电池的记忆效应，可以随时充放电； ( 5 ) 自放电率低，储存性能好：电池在首次充放电循环后，会在正负极表面 形成一层固态电解质钝化膜( s e i 膜) ，这层膜能很好地抑制电池的自放电行为。 锂离子电池的月自放电率约为n i c d 或n i m h 的一半； ( 6 ) 优越的安全性能：由于使用了优良的负极材料，极大地抑制了电池充放 电循环过程中枝晶锂的产生，使得锂离子电池的安全性能得到较大幅度的提高。 同时电池体系采用特殊的可恢复配件，进一步保证了电池在使用过程中及滥用条 件下的安全性。 正因为锂离子电池优越的综合性能，经过十几年的发展，到目前为止，锂 离子电池已占据了便携式电池6 0 以上的市场。 抛 瑚 狮 渤 备袈盘。h1p芷畸 第一章绪论 表1 1 常见二次电池的主要性能指标对比 7 r a b l e1 - 1c o m p a r i s o no fm 萄o rp e r f o m a n c ea n ds p e c i 6 c a t i o n sb e t w e e nc o m m e r c i a l s e c o n d a r yb a n e r ys y s t e m s 。e n e