第二版-汽车材料电子课件（单元七 新能源汽车动力蓄电池材料）

汽车材料（第2版）职业教育

汽车类专业教材Contents上篇汽车金属材料单元一金属材料的性能单元二钢铁材料单元三有色金属材料下篇

汽车非金属材料单元四汽车常见易损非金属材料单元五汽车涂装材料单元六

汽车运行材料单元七

新能源汽车动力蓄电池材料课题一镍氢电池材料任务1镍氢电池任务2储氢合金负极材料任务3氢氧化镍正极材料任务4氢氧化钾电解液任务5隔膜概述任务一镍氢电池镍氢电池的分类按照外形，镍氢电池为任务一镍氢电池方形镍氢电池圆形镍氢电池任务一镍氢电池方形镍氢电池的结构示意2镍氢电池的结构镍氢电池主要由正极、负极、极板、隔板、电解液等组成。

镍氢电池正极是活性物质氢氧化镍，负极是储氢合金，用氢氧化钾作为电解质，在正负极之间有隔膜，共同组成镍氢单体蓄电池，在金属铂的催化作用下，完成充电和放电的可逆反应。任务一镍氢电池3.镍氢电池的工作原理任务一镍氢电池4镍氢电池的特点（1）比功率高。目前商业化的镍氢功率型电池能做到1350W/kg。（2）循环次数多。目前应用在电动汽车上的镍氢电池，80%放电深度（DOD）循环可以达1000次以上，为铅酸蓄电池的3倍以上，100%DOD循环寿命也在500次以上，在混合动力汽车中可使用5年以上。（3）无污染。镍氢电池不含铅、镉等对人体有害的金属，为21世纪“绿色环保电源”（4）耐过充过放。（5）无记忆效应。（6）使用温度范围宽。正常使用温度范围—30~55℃；储存温度范围—40~70℃。（7）安全可靠。短路、挤压、针刺、安全阀工作能力、跌落、加热、耐振动等安全性及可靠性试验，无爆炸、燃烧现象。储氢合金负极材料一般需要具备以下主要特征任务二储氢合金负极材料（1）储氢合金的可逆储氢容量较高，平台压力适中（0.01~0.05MPa），对氢的阳极氧化具有良好的电催化性能。（2）在氢的阳极氧化电位范围内，储氢合金具有较强的抗氧化性能。（3）在强碱性电解质溶液中，储氢合金组分的化学状态相对稳定。（4）在反复重放电循环过程中，储氢合金的抗粉化性能优良。（5）储氢合金具有良好的电和热的传导性。（6）合金的成本相对低廉。任务二储氢合金负极材料典型储氢电极合金的主要特性任务二储氢合金负极材料储氢合金粉性能的优化任务二储氢合金负极材料（1）元素替代（2）改善热处理工艺（3）非化学计量比（4）合金纳米化（5）表面改性处理（6）表面催化活性氢氧化镍正极材料任务三镍氢化镍正极材料氢氧化镍，是一种无机化合物，化学式Ni(OH)2，为绿色粉末，微溶于水，溶于酸和氢氧化铵，主要用于制取镍盐、碱性蓄电池和镀镍等。氢氧化镍正极材料任务三镍氢化镍正极材料正极材料的基本性质任务三镍氢化镍正极材料氢氧化镍正极材料任务三镍氢化镍正极材料氢氧化钾的技术要求任务四氢氧化钾电解液各种水的电导率任务四氢氧化钾电解液任务四氢氧化钾电解液任务四氢氧化钾电解液特性任务五隔膜制造方法任务五隔膜课题二锂离子电池材料任务1锂离子电池任务2锂离子电池负极材料任务3锂离子电池正极材料任务4锂离子电池电解液任务5隔膜材料任务一锂离子电池概述锂离子电池一般有正极、负极、电解液和隔膜等组成，以圆柱形锂离子电池的结构如图所示。正极：有含锂子的过渡金属氧化物组成，常用材料有钴酸锂、锰酸锂、三元材料和磷酸铁锂。负极：常用材料有石墨、石墨化碳材料、改性石墨、石墨化中间相炭微粒。电解液：一种有机电解液，大部分是由六氟磷酸锂（LiFL6）加上有机溶剂配成。隔膜：一种特殊的复合膜，目前主要是聚乙烯（PE）或者聚丙烯（PP）微孔膜。任务一锂离子电池2.组成结构组成结构

工作原理任务二锂离子电池负极材料锂离子电池负极材料1.石墨石墨包括人工石墨和天然石墨两大类。任务二锂离子电池负极材料（一）碳基材料1.石墨任务二锂离子电池负极材料（一）碳基材料1.非石墨任务二锂离子电池负极材料（一）碳基材料钛酸锂的结构和电化学性能任务二锂离子电池负极材料钛酸锂钛酸锂的合成方法（1）固相反应法任务二锂离子电池负极材料（二）钛酸锂钛酸锂的合成方法（2）溶胶－凝胶法(３)钛酸锂的掺杂改性（二）钛酸锂任务二锂离子电池负极材料(一)尖晶石型锰酸锂１.尖晶石型锰酸锂的结构三锂离子电池正极材料任务三锂离子电池正极材料(一)尖晶石型锰酸锂1.高温固相法三锂离子电池正极材料任务三锂离子电池正极材料(一)尖晶石型锰酸锂2.溶胶－凝胶法3.共沉淀法4.非经典合成方法三锂离子电池正极材料任务三锂离子电池正极材料3.尖晶石型锰酸锂的掺杂改性任务三锂离子电池正极材料(二)镍钴锰三元材料任务三锂离子电池正极材料任务三锂离子电池正极材料（三）磷酸铁锂LiFePO4的制备方法主要有高温固相法、水热法、微波法、共沉淀法、溶胶-凝胶法，碳热还原法，制备方法优

点缺

点高温固相法工艺简单，易实现工业化，制备条件容易控制；分解产物易于除去，减少了杂质的生成物相不均匀，晶体尺寸较大，粒度分布范围煅烧时间长；使用保护气体，成本较高水热法容易控制晶型和粒径，物相均一，粉体粒径小，过程简单需要高温高压设备，造价高微波法设备简单，加热温度均匀，易于控制，所需时间短工业化生产的困难较大共沉淀法溶解过程中原料间可均匀分散，前驱体可实现低温合成反应后需沉淀、过滤、洗涤等；工艺流程较长溶胶-凝胶法化学均匀性好，热处理温度低，粒径小且分布窄，反应过程易于控制，设备简单干燥收缩大，工业化生产难度较大，合成周期较长，制备的过程较复杂碳热还原法避免了反应过程中Fe2+可能氧化为Fe3+

反应时间仍相对过长，产物一致性要求的控制条件更为苛刻任务三锂离子电池正极材料制备方法电解液性能特点任务四锂离子电池电解液按相态分类任务四锂离子电池电解液有机液体电解质任务四锂离子电池电解液锂盐分类任务四锂离子电池电解液生产方法任务四锂离子电池电解液常用有机溶剂任务四锂离子电池电解液锂离子电池固体电解质任务四锂离子电池电解液隔膜材料任务五隔膜材料五、隔膜材料

在锂离子电池的结构中，隔膜式关键的内层组件之一。隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等，直接影响到电池的容量、循环以及安全性能等特性。性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。隔膜技术难点在于造孔的工程技术以及基体材料制备。其中造孔的工程技术包括隔膜造孔工艺、生产设备以及产品稳定性。基体材料制备包括聚丙烯、聚乙烯材料和添加剂的制备和改性技术。造孔工程技术的