锂离子电池应用﹑研究与发展

锂离子电池的研究与发展

目录锂离子电池的应用现状1

锂离子电池的充放电原理2

未来市场发展和展望4

材料的改进3锂离子电池的应用现状1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

锂离子电池充放电原理2锂离子电池的原理示意图DischargeChargeloadeeChargeDischargeElectrolyteeeeeeeee+_CurrentCollectorCurrentCollectorAnodeCathodeLi1-xCoO2LixC6

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

电池材料的改进3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

未来市场发展和展望4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,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.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.

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