锂电池原结构及分类.doc

锂离子结构：1、 正极positive2、 负极negative3、 电解质electrolyte4、 隔膜separator5、 正极引线positive lead6、 负极引线negative lead7、 中心端子、绝缘材料insulator8、 安全阀safety vent9、 密封圈gasket10、正温度控制端子PTC11、电池壳battery shell，盖板cover board，底板sole piece锂电池分类：一、按正极材料不同分为：铁锂、钴锂、锰锂电池铁锂电池、锰锂电池、钴锂电池、铅酸电池的比较铁锂电池：1.优点： 一、 超长寿命，长寿命铅酸电池的循环寿命在300次左右，而磷酸铁锂电池循环寿命达到1000次以上。二、 使用安全，磷酸铁锂完全解决了钴酸锂和锰酸锂的安全隐患问题，钴酸锂和锰酸锂在强烈的碰撞下会产生爆炸对消费者的生命安全构成威胁，而磷酸铁锂以经过严格的安全测试即使在最恶劣的交通事故中也不会产生爆炸。三、 可大电流2C快速充放电，在专用充电器下，1.5C充电40分钟内即可使电池充满，起动电流可达2C,而铅酸电池现在无此性能。四、 耐高温，磷酸铁锂电热峰值可达350500而锰酸锂和钴酸锂只在200左右。五、 能大电流放电（5-10C放电）。六、 无记忆效应。七、 绿色环保。2.缺点：一、磷酸铁锂正极材料的振实密度较小，等容量的磷酸铁锂电池的体积要大于锰锂电池和钴酸锂等锂离子电。 二、导电性差、锂离子扩散速度慢。高倍率充放电时，实际比容量低，这个问题是制约磷酸铁锂产业发展的一个难点。 三、磷酸铁锂电池低温性能差。由于磷酸铁锂材料的固有特点，决定其低温性能劣于锰酸锂等其他正极材料。一般情况下，对于单只电芯（注意是单只而非电池组，对于电池组而言，实测的低温性能可能会略高，这与散热条件有关）而言，其0时的容量保持率约7080，-10时为5065，-20时为4060。这样的低温性能显然不能满足动力电源的使用要求。 四:磷酸铁锂电池存在一致性问题。单体磷酸铁锂电池寿命目前超过2000次，但电池组的寿命会大打折扣，有可能是500次。因为电池组是由大量单体电池串并而成。于种种原因，制作出来的电池一致性不佳，进而影响到电池的使用性能和整体寿命。3、价格：磷酸铁锂电池制造成本高。磷酸铁锂具有安全性、环保性、循环次数高等优点是毋庸置疑的，但目前的制造成本相对钴锂电池、锰酸锂电池要高，主要是工艺和技术方面的原因，致使材料的产能和良率不高。锰锂电池：1.价格：正极材料价格较便宜，但是锰锂电池在实际使用中价格最便宜。2.优点：一.锰酸锂合成性能好、结构稳定的正极材料锰酸锂是锂离子蓄电池电极材料的关键,锰酸锂是较有前景的锂离子正极材料之一。 二.材料的性能得到较大的改善，有较高的安全性，低廉的价格，使其在动力电池领域有广阔的应用前景。近几年的研究，改性锰酸锂循环性能得到一定的改善，比容量得到一定的提高。高温性能得到良好的解决，加快了产业化的步伐。三.在动力电池领域改性锰酸锂较高的安全性，低廉的价格，优于铁锂的密度，使其成为最有希望的动力电池材料。其在未来的5年内可能会成为铅酸电池的主要替代品，成为主要的启动电源、UPS电源和后备电源，成为二次电池的老大。 四.在锂电池电动车领域，相对于磷酸铁锂电池和钴锂电池在性价比上有很大优势，是锂电动车的最多使用电池。 3.缺点：比容量相对较低，高温循环较低。安全性相对磷酸铁锂较差。钴锂电池：1.价格：正极材料价格较便宜，但是钴锂电池在实际使用中价格较锰锂电池要贵。2.优点：是第一代商品化的锂离子电池正极材料，还有许多不可取代的优势：材料的加工性能很好，密度高，比容量相对较高，材料的结构稳定，循环性能好，材料的电压平台较高且比较稳定，是目前最成熟，也是唯一商业化的正极材料，在短时间内，特别是在通讯电池领域还有不可取代的优势3.缺点：价格昂贵、资源紧缺、安全性差等缺陷使得其必然在最近的5到10年内遭受被取代命运。现在取代钴酸锂材料有两个方向，一是在动力电池领域，锰酸锂和磷铁酸锂是最有希望的材料，二是在通讯电池领域，镍钴锂和镍钴锰锂三元材料是最有希望代替钴酸锂的正极材料。铅酸电池： 1.价格：价格低廉：铅酸电池的价格为其余类型锂电池价格的1/41/6。 2.优点：具有可大电流放电、充放电可逆性好、使用温度范围广、原材料丰富廉价等特点。3.缺点：a.铅酸电池中却存在着大量的铅，在其废弃后若处理不当，仍将对环境够成二次污染。 b. 能量密度低(体积大、重）. L理论上几种材料所产生的电池性能对比如下电 池 成 份磷酸铁锂电池锂钴电池锂锰电池锂钴镍电池C-LiFePO4LiCoO2LiMn2O4Li(NiCo)O2安 全 性 及环保 要 求安全性最佳，且最符合环保要求稳定性极差，非常不安全尚可接受稳定性极差，非常不安全循环 次 数最佳尚可接受不能接受尚可接受能 量 密 度可接受佳可接受最佳长期使用成本最经济高可接受高溫度耐受性极佳(-4070仍可正常使用)高于55或低于-20则衰退高于50则迅速衰退高于55或低于-20则衰退尽管从理论上能够用作锂离子电池正极材料种类很多，但目前在商业化生产的锂离子电池中最广泛使用的正极材料仍然是LiCoO2。层状结构的LiNiO2虽然比LiCoO2具有更高的比容量，但由于它的热分解反应导致的结构变化和安全性问题，使得直接应用LiNiO2作为正极材料还有相当的距离。但用Co部分取代Ni获得安全性较高的LiNi1-xCoxO2来作为正极材料可能是将来一个重要的发展方向。尖晶石结构的LiMn2O4和层状结构的LiMnO2由于原材料资源丰富、价格优势明显、安全性能高而被认为是极具市场竞争力的正极候选材料之一。但其存在的充放电过程中结构不稳定性问题将是将来的重要研究课题。具有橄榄石结构的LiFePO4目前的实际放电容量已达理论容量的95左右，并且具有价格便宜、安全性高、结构稳定、无环境污染等优点，被认为是大型锂离子电池中极有理想的正极材料。二、按电解质材料不同分为：液态锂电池LIB，固态锂离子电池PLIB属于固态锂离子电池中的一种。锂离子电池比较：电解质壳体/包装隔膜集流体液态锂离子电池LIB液态不锈钢、铝25PE铜箔和铝箔聚合物锂离子电池PLIB胶体聚合物铝/PP复合膜没有隔膜或个PE铜箔和铝箔由于聚合物锂离子电池使用了胶体电解质不会象液体电液泄露，所以装配很容易，使得整体电池很轻、很薄。也不会产生漏液与燃烧爆炸等安全上的问题，因此可以用铝塑复合薄膜制造电池外壳，从而可以提高整个电池的比容量；聚合物锂离子