（化学工程与技术专业论文）锂离子电池硅铜复合负极材料的制备及性能研究.pdf

北京化工大学硕士学位论文 学位论文数据集 中图分类号t q l5 2学科分类号 l5 0 5 5 论文编号 1 0 0 1 0 2 0 1 1 1 1 1 2 密级 学位授予单位代码 1 0 0 l o 学位授予单位名称北京化工大学 作者姓名王茜学号 2 0 0 8 0 0 1 1 1 2 获学位专业名称化学工程与技术获学位专业代码 0 8 1 7 0 0 课题来源研究方向锂离子电池 论文题目锂离子电池硅铜复合负极材料的制备及其性能研究 关键词锂离子电池，硅基负极材料，化学镀铜 论文答辩日期 2 0 1 1 5 1 7论文类型 基础研究 学位论文评阅及答辩委员会情况 姓名职称工作单位 学科专长 指导教师贾梦秋教授北京化工大学材料学 评阅人l 李志林教授 北京化工大学 金藏弑料 评阅人2熊金平教授北京化工大学材料学 评阅人3 评阅人4 评阅人5 答辩委员会主席李保山教授北京化工大学应用化学 答辩委员1李蕾教授 北京化工大学 物理化学 答辩委员2李顺来副教授北京化工大学有机化学 答辩委员3刘建军副教授北京化工大学应用化学 答辩委员4徐赛龙副教授 北京化工大学应用化学 答辩委员5 注：一论文类型：1 基础研究2 应用研究3 开发研究4 其它 二中图分类号在中国图书资料分类法查询。 三学科分类号在中华人民共和国国家标准( g b t1 3 7 4 5 9 ) 学科分类与代码中 查询。 四论文编号由单位代码和年份及学号的后四位组成 废料中提取硅，来作为锂离子电池原料，不仅解决了硅粉来源的问题， 而且转废为宝，为节约环保做出巨大贡献。本文采用了三种方法即磷 酸去除碳化硅、高温反应去除碳化硅和物理分离法来处理硅废料，试 图从中提取纯度较高的硅粉。通过x 】分析计算得到，前两种方法 都不能有效的分离硅和碳化硅。而利用硅和碳化硅的密度差异，采用 常温下物理分离的方法，选择三溴甲烷( 密度2 8 4 7 c m 3 ) 作为溶剂， 将硅( 密度2 3 2 2 3 4 c m 3 ) 和碳化硅( 密度3 2 0 一3 2 5 c m 3 ) 的混合 物置于其中，离心分离得到上下层物质，经) ( 】m 分析得到，该方法 可以将废料中的硅和碳化硅彻底分离，干燥废料中硅和碳化硅的提取 率均可达9 8 以上，二者都可以循环再利用，碳化硅可继续作为磨料， 而硅就可作为锂离子电池负极材料的原料。 但是纯硅作为负极材料时，在脱嵌锂的过程中存在严重的体积效 应，直接导致材料颗粒的破裂而失去电化学活性。本文采用化学镀铜 的方法制备硅铜复合粉体，利用镀液中的还原反应在硅颗粒表面沉积 一层致密的镀铜层，充分利用铜的导电性来增加整个电极的导电性， 并通过铜的延展性缓解硅的体积效应，抑制了其颗粒破裂和粉化，从 i 而提高了电池的循环性能。 由于硅粉是非金属材料，且粉体具有比表面积大，表面凸凹不平 等特点，所以化学镀前必须进行严格的镀前预处理。首先是对硅粉的 清洗和表面粗化，通过s e m 电镜观察得到，采用5 的n a o h 清洗 液可得到表面具有一定粗糙度，且损失较少的硅粉原料。其次是对硅 粉的活化敏化，采用了胶体钯一次活化法对硅粉进行活化敏化，该方 法从根本上解决了钯离子和铜之间置换的问题。本文通过前期探索实 验得出，s n 2 + 与p d 2 + 浓度的比为2 ，温度在4 5 ，反应时间2 h 时， 胶体钯活化液具有较高的活性和稳定性。在化学镀铜时，采用综合单 因素分析和正交分析的方法，得到较优的硅粉表面化学镀铜的工艺： 主盐硫酸铜o 0 5 m o l l ，络合剂柠檬酸钠o 0 7 8m o l l ，还原剂次磷酸 钠o 3 6 2 5m o l l ，稳定剂硼酸o 7 9 15m o l l ，加速剂硫酸镍o olm o l l ， 稳定剂硫脲o 2 m g l ，p h 值9 1 0 ，镀温6 5 。 对硅铜复合粉体采用x 射线衍射( m ) 进行物相分析，采用扫 描电镜( s e m ) 、透射电镜( t e m ) 观察镀铜层形貌，将硅铜复合材料作 为锂离子电池负极并进行充放电测试，结果表明：复合粉体出现了铜 的晶面衍射峰，硅颗粒表面镀覆了一层致密均匀的铜颗粒；经化学镀 铜制得的硅铜复合材料作为负极的锂离子电池首次放电比容量达到 1 1 8 5i n a h g ，经3 0 次循环后逐渐降至3 5 0m a h g ，后3 0 次循环仍能 保持在3 5 0i i a h g ，一定程度上缓冲了硅在脱嵌锂时的体积效应，改 善了电极循环性能，为后期开发高比容量和稳定循环性的锂离子电池 负极材料提供了一个新的思路。 摘要 关键词：锂离子电池，硅基负极材料，化学镀铜 北京化工大学硕士学位论文 i v b e c o m en e wa n o d em a t e r i a l sf o rl i t h i u m - i o nb a t t e r y i nt h es 0 1 a rc e l l p r o d u c t i o np r o c e s si tw i l lb r i n gs i l i c o nw a s t em o s t l ya r ed i s c a r d e d m a i n c o m p o n e n to f t h ew a s t ei ss i l i c o np o w d e ra n ds i l i c o nc a 内i d e i ft h e r ea r e s o m em e t h o d st oe x t r a c ts 订i c o nf b ms o l a rc e l la n da r eu s et h e mi n 1 i t h i u m i o nb a t t e r y n o to n l ys o l v e st h ep r o b l e m so fs o u r c eo fs i l i c o n p o w d e ra n dt l l mw a s t ef o rn e a s u r e ， m a d eg r e a tc o n t d b u t i o nt om e e n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o n t h i sp a p e ra d o p t e dt h r e em e t h o d s ：p h o s p h a t e r e m o v i n gs i l i c o nc a r b i d e ，h i g ht e m p e r a t u r er e m o v i n gs i l i c o nc a r b i d ea n d p h y s i c a ls 印a r a t i o nt od e a lw i t hs i l i c o ns c i a p ，t i y i n gt oe x t r a c th i g hp u r i t y s i l i c o np o w d e r x i 之dc a l c u l a t i o ns h o w e dt h ef o m e rt w om e t h o d s c o u l d n ts e p a r a t es 订i c o na n ds 订i c o nc a r b i d ee f f e c t i v e l y ：t h ep h y s i c a l s e p a r a t i o n m e t h o dw h i c h u s i n g t h e d e n s i t yd i f f e r e n c e ( s i l i c o n 2 3 2 2 3 4 c m 3 ，s i l i c o nc a r b i d e3 2 0 3 2 5 c m 3 ) c h o o s et h r e em e t h y l b r o m i d e ( d e n s i t y2 8 4 7 c m 3 ) a ss o l v e n ti nt h em i x t l l r e i to b t a i n e d u p p e ra n dl o w e rm a t e r i a lt h r o u g hc e n t r i 如g a ls 印a r a t i o n a n a l y s i sb y v 北京化工大学硕士学位论文 x r d ，t h i sm e t h o dc o u l ds 印a r a t es i l i c o na n ds i l i c o nc a r b i d eu n d e rn o n l l a l t e m p e r a t u r e w i l ls 印a r a t i o no fs i l i c o na n ds i l i c o nc a r b i d e ，i nd 叫w a s t e ， e x t r a c t i o nr a t eo fs i l i c o nc a ni e a c h9 0 + a n ds i l i c o nc a r b i d ec a nb e e x t r a c t e dt h o r o u g h l y s ob o t ho ft h e mc a nb er e c y c l e d s i l i c o nc a r b i d ec a n b eu s e da sa b r a s i v ea g a i n ，a n ds i l i c o na sr a wm a t e r i a lo fa n o d em a t e r i a l s f o rl i t h i u m i o nb a t t e b u t p u r es i l i c o na n o d em a t e r i a l sh a v ea ss e r i o u sv o l u m e e f f e c ti nt h e p r o c e s so fl i + i n t e r c a l a t i o n ，a n dd i r e c t l yl e dm a t e r i a l sp a n i c l e st or u p m r e a n dl o s et h ee l e c t r o c h e m i c a l l ya c t i v e t h i sp a p e ra d o p tt h em e t h o do f e l e c t r o l e s sc o p p e rp l a t i n gt op r 印a r es i l i c o nc o p p e rc o m p o s i t ep o w d e r ， u s i n gt h er e d o x r e a c t i o ni np l a t i n gs o l u t i o nt od 印o s i ta1 a y e ro fc o p p e r o ns i l i c o ns u r f a c e m a k e 如l lu s eo fc o p p e rc o n d u c t i v i t yt oi n c r e a s et h e e l e c t r i c a lc o n i u c t i v i t yo fe l e c t r o d e ，a n dt h r o u g ht h e ( 1 u c t i l i t yo fc o p p e rt o r e l i e v ev o l u m ee f f e c to fs i l i c o n ， c u r bi t s p a r t i c l e sr u p t u r e a n d p u l v e r i z a t i o n ，t h e r e b yi m p r o v i n gc y c l ep r o p e n i e so f t h eb a t t e s t r i c tp r e t r e a t m e n tb e f o r ep l a t i n gi sr e q u i r e db e c a u s es i l i c o np o w d e r i st h en o n m e t a l l i cm a t e r i a l ，a n dp o w d e rh a sh i g hs p i c i f i cs u r l a c ea r e a ，t h e c o n c a v o c o n v e xs u r f a c ec h a r a c t e r i s t i c s f i r s ti ss i l i c o np o w d e rc l e a n i n g a n ds u r f a c e c o a r s e n i n g o b s e r v e d b ys e m ： 5 n a o hc o a r s e n i n g s o l u t i o nc o u l dm a k es u r f a c er o u g h s e c o n di st h ea c t i v a t i o no fs i l i c o n p o w d e rw h i c hu s i n gc o l l o i d a lp a l l a d i u m ，t h i sm e t h o d 如n d a m e n t a l l y s o l v et h er e p l a c e m e n tb e t w e e np a l l a d i u ma n dc o p p e ri o n e x p l o r a t i o n a b s t r a ( 了 e x p e r i m e n ti n d i c a t e dt h ec o n c e n t i a t i o nr a t i oo fs n 2 + a n dp d 2 + i s 2 ， t e m p e r a t u r ei n4 5 ，r e a c t i o nt i m e2 h t h r o u g hs i n 9 1 ef a c t o ra n a l y s i sa n d o r t h o g o n a la n a l y s i si ne l e c t r o l e s sc o p p e rp l a t i n g ，g e tao p t i m a lr a t i oo f p l a t i n g s o l u t i o n ：o 0 5m o l l c u 5 s 0 4 5 h 2 0 ( m a i ns a l t ) ，o 0 7 8m o l l n a 3 c 6 h 5 0 7 2 h 2 0 ( c o m p l e x i n ga g e n t ) ， o 3 6 2 5m o l l n a h 2 p 0 3 h 2 0 ( r e d u c t a n t ) ，o 7 915 m o l lh 3 8 0 3 ( s t a b i l i z e r ) ，o 2 m lt h i o u r e a ( s t a b i l i z e r ) ， o 01 ln i s 0 4 7 h 2 0 ( a c c e l e r a n t ) ，t e m p e r a m r ei s6 5 a n d p hv a l u ei s 9 1 0 p h a s ea n a l y s i s b yx r a y d i 衢a c t i o n ( x r d ) ，m o 印h o l o g yw a s o b s e r v e d b ys c a n n i n g e l e c t r o n m i c r o s c o p y( s e m ) a n d ( t e m ) ， p e r f o m l a n c eo fe l e c t r o c h e m i s t 搿 w a se x a m i n e db yc h a r g i n ga n d d i s c h a 玛i n gt e s t t h er e s u l ts h o w s ：s i l i c o ns u r f a c ea r ec o a t e dw i t hal a y e r o fd e n s ec o p p e rp a i t i c l e s t h ec o m p s i t es h o w e d ( 111 ) a n d ( 2 0 0 ) c o p p e r c 巧s t a lf a c ed i f f r a c t i o np e a k a t4 3 3 5 5 0a n d5 0 4 8 2 。r e s p e c t i v e l y t h e s i c u c o m p o s i t e s a n o d eo fl i t h i u m - i o nb a t t e r i e ss h o ww e l l e l e c t r o c h e m i c a l p e r f o r m a n c e ：t h e i n i t i a l d i s c h a r g es p e c i f i cc 印a c i t y r e a c h e d1 18 5 m a h g a r e r3 0c y c l e s ，t h ec 印a c i t yg r a d u a l l yr e d u c e dt o 3 5 0 m a h ga n dc o u l dm a i n t a i n3 5 0 m a h gi nt h en e x t3 0c y c l e s t h e r e f o r e ， s i c uc o m p o s i t ec a ni n h i b i tt h ev o l u m ee f f e c to fs ia n di m p r o v et h ec y c l e p e r f o n n a n c eo ft h ee l e c t r o d e p r o v i d ean e wt h o u g h tf o rh i g hc a p a c i t y a n ds t a b l ea n o d em a t e r i a l sf o r l i t h i u m - i o nb a t t e q v 北京化工大学硕士学位论文 k e y w o r d s ：l i t h i u mi o n b a t t e 呵，s i l i c o n b a s e da n o d em a t e r i a l s ， e l e c t l o l e s sc o p p e rp l a t i n g v i 1 5 锂离子电池硅基负极材料6 1 5 1 锂离子电池硅基负极材料简介7 1 5 2 硅单质的改性7 1 5 3 硅与其他物质复合8 1 6 本课题的研究意义及内容1 0 第二章实验部分1 3 2 1 实验药品及仪器1 3 2 1 1 实验药品1 3 2 1 2 实验仪器1 3 2 2 材料的合成与制备1 4 2 2 1 从太阳能电池的硅废料中提取硅原料1 4 2 2 2 化学镀铜法制备硅铜复合材料1 4 2 3 材料形貌与结构表征1 5 2 3 1x 射线衍射( x r d ) 1 5 2 3 2 扫描电镜( s e m ) 及透射电镜( t e m ) 1 5 2 4 电化学性能测试1 6 2 4 1 电极制备及模拟电池装配1 6 2 4 2 恒流充放电测试1 6 第三章从太阳能电池的废料中分离硅原料1 7 i 北京化工大学硕士学位论文 3 1 废料组分分析及预处理1 7 3 1 1 硅废料中含水量的测定j 1 7 3 1 2 硅废料的组分分析1 7 3 1 3 废料颗粒大小的观察1 8 3 1 4 废料中硅和碳化硅的分离1 9 3 2 本章小结2 4 第四章硅在锂离子电池中的应用2 7 4 1 单质硅的物理性能研究2 7 4 2 纯硅的电化学性能研究2 8 4 2 1 纯硅的电化学性能研究2 8 4 2 2 纯硅充放电失效机制探究2 9 4 3 硅基负极材料的改性思路3 1 4 4 本章小结3 1 第五章化学镀铜法制备硅铜复合材料及其性能研究3 3 5 1 化学镀铜的基本概述3 3 5 1 1 化学镀铜的原理3 3 5 1 2 化学镀铜的应用与进展3 4 5 2 硅铜复合材料的制备3 4 5 2 1 化学镀铜工艺流程3 4 5 2 2 镀液的组成及配置3 6 5 2 3 化学镀铜的工艺研究3 7 5 3 不同工艺条件下硅铜复合材料的性能分析4 4 5 3 1 不同工艺条件下硅铜复合材料的物相分析4 4 5 3 2 不同工艺条件下硅铜复合材料的形貌分析4 5 5 4 由硅铜复合材料制得锂离子电池的性能研究4 6 5 4 1 电池的充放电及循环性能4 6 5 4 2 硅铜负极在循环前后的物理性能研究4 8 5 5 本章小结5 0 第六章结论与展望5 3 参考文献5 5 x 目录 研究成果及发表的学术论文5 9 致谢6 l 作者及导师简介6 3 北京化工大学硕上学位论文 x l 1 4c o m p o n e n to f1 i t h i u m - i o nb a t t e r ys y s t 锄5 1 4 1c a c l l o d em a “e r i a l s 5 1 4 2e l e c 臼_ o l y t e 5 1 4 3a n o d em a t e r i a l s 6 1 5s i l i c o nb a s e da i l o d em a t 舒a l sf o r1 i m i 啪一i o nb a t t e r ) ，一6 1 5 1o v e i v i e wo fs i l i c o nb a s e da n o d em a t 嘶a l s 7 1 5 2h i l p r o v 锄e 1 1 to f p u r es i l i c o na i l o d e 7 1 5 3 i i l l p r o v e m e l l to fs i l i c o nb a s e dc o m p o s i t ea n o d e m a t 甜a l s 8 1 6s i 目m i f i c a j l c ea n dm a i nc o n t e n to ft h i sr e s e 砒c h 10 c h a p t e r 2e x p e r i m e n t l 3 2 1c h 锄i c a la i l dl n s t r u m e n tl ne x p e n m e n t 13 2 1 1c h 锄i c a l 13 2 1 2i l l s t n h i 】e n t 1 3 2 2p r 印撕n go fc o m p o s i t em a t 甜a l s 一14 2 2 1e x t r a c t i o no f r a ws i l i c o nm a c 嘶a l s 1 4 2 2 2p r 印a r i n go fc o m p o s i t ew i t he l e c t r o l e s sc o p p e rp l a t i n gm e t h o d l4 2 3s h a p ea n ds t n j c t u r eo fc o m p o s i t em a t 嘶a l s 15 2 3 1x - r a yd i f 旨a c t i o n 1 5 2 3 2s c a l l n i n ge l e c t r o nm i c r o s c o p ea n dt r a l l s m i s s i o ne l e c t r o nm i c r o s c o p e 15 2 4e l e c t r o c h e m i c a lp e r f o n 】【l a n c eo fc o m p o s i t em a t 甜a l s 16 2 4 1e l e c 仃o d ea s s 啪b l i e sa n db a t t e r yp r e p a m t i o n 1 6 2 4 2c h 鹕e d i s c h a 玛et e s to f b a t t e 巧16 北京化工大学硕十学位论文 c h a p t e r 3e x t r a c t i o no f r a ws i l i c o nf r o ms o l a rc e uw a s t e r 17 3 1c o m p o n e n ta i l a l y s i sa n dp r e t r e a t m e n to f t h ew a s t e 1 7 3 1 1d 酏e n n i n a t i o no f m o i s t u r ec o n t e n ti n t h ew a s t e 1 7 3 1 2c o m p o n e n ta n a l y s i so f t h ew a s t e 1 7 3 1 3s h a p ea 1 1 a l y s i so f t h ew a s t e 18 3 1 4s e p 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d l e s sc o p p e rp l a t i n g 3 3 5 。1 2t h er e v i e wo f e l e c t r o i e s sc o p p e rp l a t i n g 3 4 5 2p r q p a r i n go fs i c uc o m p o s i t em a t e r i a l s 3 4 5 2 1p i o c e s sn o wo fe l e c t i o l e s sc o p p e rp l a t i n g 3 4 5 2 2t h ec o m p o s i t i o na n dp r 印a r a t i o no f c o p p e rp l a t i n gs 0 1 u t i o n 3 6 5 ，2 3t e c _ h i l 0 1 0 9 yr e s e a r c ho ne l e c t r o l e s sc o p p e rp l a t i n g 3 7 5 3p e 墒m a l l c ea n a l y s i so fs i c uc o m p o s i t eu n d e rv 撕o u sp r o c e s sc o n d i t i o n s 4 4 5 3 1p h a s ea 1 1 a l y s i so fs i c uc o m p o s i t eu n d e rv 撕o u sp r o c e s sc o n d i t i o n s 4 4 5 3 2m o 印h o l o g ya i l a l y s i so fs i c uc o m p o s i t eu i l d e rv 撕o u sp r o c e s sc o n d i t i o n s 4 5 5 4p a f o 册a 1 1 c eo fs i c uc o m p o s i t ea 1 1 0 d em a t 甜a l sf o rl i t h i 砌一i o nb a t t 叫4 6 5 4 1c h a 哂n ga n dd i s c h a r g j n ga n dc y c l ep r o p e n i e so f t h eb a 钍e 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序繁杂、废料处理成本过高而没有形成规模应用。本文采用物理分离方法，利用 硅和碳化硅的密度差异，选取中间溶剂将二者分离，工艺简单，且分离效果较佳。 在新能源的研究开发中，锂离子电池以其高功率、高能量密度、无记忆效应、无 污染以及自放电率小等优势也备受关注。目前已被广泛应用的锂离子电池钴酸锂 石墨体系的理论储锂容量较低，而硅材料的理论比容量高达4 2 0 0 m a h 店，远高 于目前其它所有负极材料，显示了较好的电化学行为【3 l ，因而也成为该领域当前 的研究热点。 然而导致s i 基材料至今仍处于研究阶段并未产业化的致命缺点是其在高度 脱嵌锂条件下，硅和锂形成合金使硅体积发生3 0 0 的膨胀，这种严重的体积效 应又会造成电池活性物质粉化、剥落，致使电池容量迅速衰减，循环性能大幅下 降。 针对硅严重的体积效应，学者们正在积极探求能提高硅循环性能的办法，其 中制备硅基复合材料可以有效抑制硅的体积膨胀，如采用自升压热解、高温固相 法等将硅与碳复合f 4 ，5 j 、或用高能球磨法将硅与金属复合【6 】，还有很多研究是将硅 与金属复合后再与碳复合制成三元体系复合材料【7 ，8 l 。硅和金属复合可以利用金 北京化t 大学硕士学位论文 属的导电性来增加整个电极材料的导电性，同时金属的延展性可以在一定程度上 缓冲硅的体积变化。金属铜不仅具有良好的导电性和延展性，且对锂呈惰性，不 与锂形成合金，可以起到支撑骨架的作用来抑制硅颗粒的破裂粉化。在前人的研 究中硅铜碳三元复合材料表现出较高的容量和循环性能，但由于多采用机械球 磨的手段将二者复合，硅与铜仍然相对独立，结合力不强，使得铜的骨架作用有 限，仅靠铜对电极循环稳定性的贡献不大，还需要通过再与碳复合来改善循环性 能。 本文则采用了化学镀铜的方法，通过氧化还原反应在硅颗粒表面沉积致密的 铜层，使硅和铜有机结合而不是简单的混合，通过硅铜二元复合粉体就可在一定 程度上抑制硅的体积膨胀，在提高容量的同时也改善了循环性能，而且毋须再与 碳复合，简化了制备工艺。由于硅粉没有催化活性，不能直接进行化学镀，必须 通过活化敏化赋予其催化活性后才能施镀【9 l 。本文采用胶体钯活化液赋予硅粉催 化活性，选用以硫酸铜为主盐，次磷酸钠为还原剂，柠檬酸钠为络合剂的碱性还 原镀铜体系实施化学镀，并探讨了镀后复合材料的电化学性能。 1 1 太阳能电池概述 太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。 根据所用材料的不同，太阳能电池可分为：硅基太阳能电池和多元化合物薄膜电 池。太阳能电池的工作原理是太阳光照在半导体p - n 结上，形成新的空穴一电子 对，在p n 结电场的作用下，空穴由n 区流向p 区，电子由p 区流向n 区，接通 电路后就形成电流。 我国光伏产业发展迅速，太阳能电池的产量与日俱增，太阳能电池所使用的 晶体硅片是将晶体硅棒切割而成，而晶体硅棒在切割过程中又须使用切削液，来 起到润滑和冷却的作用，在切割过程中就会产生大量的切割废浆料，并且由于晶 体硅切割技术的制约，还存在原料浪费大、使用率低的现象。因此生产过程中的 废砂浆的回收处理也越来越受到关注，目前国内通常采用的切削液包括聚乙二 醇、三乙醇胺、皂化液等的混合物，并添加一定量的碳化硅作为磨料，所以切割 过程中产生的废浆料c o d 值远远超过废水排放标准，是禁止排放的。因此急需 合适的废料处理办法，并能够从废浆料中回收硅和碳化硅，从而达到循环利用、 节约环保的效果。目前采用的分离手段由于工序繁杂、废料处理成本过高而没有 形成规模应用。 1 2 锂离子电池概述 2 绪论 锂在元素周期表中质量最轻( 原子量为7 ，密度为0 5 3g c i l l ，摩尔质量为 6 9 4g m o l o ) 。用锂作为负极时，组装成的电池具有放电电压高，比能量高等特 点。由此就出现了锂电池，但是锂电池应用中出现的安全问题促使了锂离子电池 的产生和发展。“锂电池”不同于“锂离子电池”，锂电池是用金属锂作为负极材 料的一次性电池，而锂离子电池用更稳定的含锂化合物作为负极材料的可充电电 池。 上世纪9 0 年代初，人们发现使用具有石墨结构的碳材料作为负极，锂与过渡 金属的复合氧化物为正极材料构成的二次电池能量密度高，并且无安全隐患。 1 9 9 0 年，索尼公司采用能使锂离子嵌入和脱出的碳材料代替金属锂作为负极，采 用高电位“c 0 0 2 为正极以及可以与j 下负极相容的l i p f 6 e c d e c 为电解质溶液， 研制出新一代可商业化的新型电池，并首次提出“锂离子电池”的概念。锂离子 电池具有比能量高、循环性能好，工作温度范围宽、贮存寿命长、工作电压平稳 的优势，引起了人们广泛关注和兴趣，也在全球范围内掀起了锂离子电池研究的 又一次热潮，并取得了很大程度的进展。 从此，锂离子二次电池的发展以“锂离子电池”概念的提出为标志，取得了 开创性的进展。