锂离子电池的应用﹑研究与发展.ppt

锂离子电池的研究与发展 陈彬 目录 锂离子二次电池的起源 图1 1有关电池的发展历史 图1 2锂离子电池在二次电池市场占有率的趋势 锂离子二次电池的发展 二次电池 市场上二次电池的种类 镍镉电池 锂离子电池 氢镍电池 铅酸电池 电瓶 图1 3商业化的二次电池种类 锂离子电池的优点 电压高 Ni Cd Ni H电池的3倍 比能量大 2倍于Ni Cd 1 5倍于Ni MH 循环寿命长 500次以上 甚至1000次以上 安全性能好 无公害 无记忆效应 自放电小 低于Ni Cd的25 30 Ni MH的30 35 可快速充放电 工作温度范围高 重量小 锂离子电池的主要市场 图1 4锂离子电池的主要应用 福特Escape混合动力车 锂离子电池的未来市场 图1 5锂离子电池的拓展市场 锂离子二次电池的发展 图1 6锂离电池需求量预测 随着材料研发的不断进步和电池电化学性能的提高 锂离子电池仍然会快速增长 霸占着二次电池市场 锂离子电池的原理示意图 以氧化钴锂为正极材料 石墨为负极材料的锂二次电池充放电示意图分别代表石墨炭原子 氧原子及钴原子 图2 1锂离子电池的充放电原理示意图 正极反应 负极反应 总的反应 锂离子电池的反应机理 电极反应 可逆地嵌入和脱嵌Li 的过程 锂离子电池的负极材料 石墨 作为碳材料中的一种 与锂形成石墨嵌入化合物 GraphiteIntercalationCompounds LiC6 制备高纯度和规整的微结构碳负极材料 巴基球C60 碳纳米管和其它纳米尺度的嵌锂微结构 增加材料结构的稳定性 特殊结构的金属氧化物如新型锡复合氧化物基负极材料 质量比能量较碳负极材料大大提高 电容量以及循环性能得到提高 石墨材料的改性引入非金属元素 H B N Si P S等引入金属元素 K Mg Al Ga V Ni Co Cu Fe等表面处理 氧化处理 采用碳包覆 包覆金属及其氧化物 聚合物包覆 容量循环衰减 锂离子二次电池的市场发展 锂离子电池目前已经成为便携式电器 手机 笔记本电脑等 标配电源 锂离子电池作电动汽车 EV 混合电动汽车 HEV 的动力电源也会得到更广泛应用 在航空航天领域 军事应用 微型机电系统 动力负荷调节系统 生物领域等方面 锂离子电池会扮演越来越重要的角色 参考文献 1 KisukKang YingShirleyMeng JulienBr ger ClareP Grey andGerbrandCeder ElectrodeswithHighPowerandHighCapacityforRechargeableLithiumBatteries Science311 2006 977 980 2 HiroyukiNishideandKenichiOyaizu TowardFlexibleBatteries Science319 2008 737 738 3 JoeAlper TheBattery NotYetaTerminalCase Science296 2002 1224 1226 4 吴宇平等编著 锂离子二次电池 化学工业出版 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 JaephilCho VOx coatedLiMn2O4nanorodclustersforlithiumbatterycathodematerials JournalofMaterialsChemistry18 2008 2257 2261 参考文献 9 LifenXiaoetal EnhancedelectrochemicalperformanceofsubmicronLiCoO2synthesizedbypolymerpyrolysismethod JournalofSolidStateElectrochemistry 2008 12 149 153 10 S Castro Garc A Castro Couceiro M A Senarir Rodriuez F Soulette C Julien InfluenceofaluminumdopingonthepropertiesofLiCoO2andLiNi0 5Co0 5O2oxides SolidStateIonics156 2003 15 26 11 H Cao B Xia Y Zhang N Xu LiAlO2 coatedLiCoO2ascathodematerialforlithiumionbatteries SolidStateIonics176 2005 911 914 12 J C Arrebola A Caballero L Hern J Morales PMMA assistedsynthesisofLi1 xNi0 5Mn1 5O4 dforhigh voltagelithiumbatterieswithexpandedratecapabilityathighcyclingtemperatures JournalofPowerSources180 2008 852 858 13 A Dailly R Schneider D Billaud Y Fort P Willmann Newgraphite antimonycompositesasanodicmaterialsforlithium ionbat