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1、锂离子电池简介白玉瑶，工作原理主要结构电池类型主要优点应用前景未来研究方向，目录，工作原理锂离子电池是指以锂离子嵌入化合物为正极材料的电池。碳材料用作负极，含锂化合物用作正极。锂离子电池的充放电过程就是锂离子嵌入和脱嵌的过程。正极：LiCoO2 Li1-xCoO2 xLi xe-负极：6 C XlI xe-LiXCx 6 Total : 6C LiCoO2 Li1-XCoO 2 LiXCx 6，锂离子电池以LiCoO 2为正极材料，充电时，锂离子电池一般采用钴酸锂为正极，碳为负极，电解液填充在中间形成无离子通道，正负电极之间用隔膜隔开以防止短路。充电时，由于电场的作用，锂离子流出钴酸锂，在电液

2、中离解，穿过隔膜中的孔隙，到达负极与碳反应生成碳化锂；相反，锂离子返回到正极，这是锂离子电池的充放电过程。分部：锂金属电池：锂金属电池一般是以二氧化锰为正极材料，锂金属或其合金金属为负极材料，使用非水电解质溶液的电池。放电反应：锂二氧化锰=锂二氧化锰一般不可充电，使用非水电解质溶液。锂金属电池的原理与普通干电池相同。它使用金属锂作为电极，通过金属锂的腐蚀或氧化产生电能，电能用完即浪费，无法充电。主要结构：正极材料：锂化合物LiXCoO2、LiXNiO2、LiFePO4或LiXMnO2正极材料：锂-碳夹层化合物LiXC6电解液：SEI膜溶解有锂盐LiPF6、LiAsF6等有机溶液：只有锂离子可以

3、通过，其他溶剂分子不能通过，正极材料要求：1。高氧化还原电位，使电池输出电压高。2.高有效活性物质和高容量。3.充放电时结构稳定。4.氧化还原电位的微小变化。5.化学稳定性好，与电解质反应小。6.电子和离子电导率高，大电流充放电性能好。7.价格便宜，对环境无污染。与几种正极材料的优缺点相比，磷酸铁锂材料最适合制作大型动力电池，这已成为世界各国研究开发的热点。大多数锂离子电池都使用碳作为负极。除碳阳极材料外，还有锡基阳极材料、含锂过渡金属氮化物阳极材料、合金阳极材料、纳米级阳极材料等。阴极材料的要求：低氧化还原电位、高电池输出电压、大嵌锂容量、结构稳定、氧化还原电位变化小、稳定性好、与电解液反应

4、小、表面结构好、SEI膜好、电子和离子电导率高、高电流充放电性能、价格低廉、无环境污染，常用的阴极材料有金属锂负极、碳负极、电解质负极、金属锂负极，因为锂在溶解和沉积过程中会产生树枝状结晶， 电极的表面积不断增加，并且由于SEI膜的形成，新增加的表面与集体接触不良，因此锂的溶解和沉积效率低。 充电前后，碳负极材料是锂离子电池最理想的负极材料。嵌入锂的碳材料可以表示为LixC6。当X=1时，理论嵌锂量达到最高，理论比容量为372 mAh/g。石墨和中间相碳微球(MCMB)是两种应用最广泛的碳材料。石墨碳微球，电解质，有机溶剂：碳酸乙烯酯(EC)，碳酸丙烯酯(PC)，碳酸二甲酯(DMC)，碳酸二乙

5、酯(DEC)，电解质(锂盐):LiPF6，常用，LiClO4不安全，LiAsF6有毒，LiBF4具有低电导率和SEI膜。在液态锂离子电池的第一次充放电过程中，电极材料在固液界面与电解质发生反应锂离子电池的主要优点是：1)单节高电压电池的工作电压高达3.73.8伏；2)目前可达到的实际比能量约为555瓦时/千克；3)循环寿命一般可达500次以上，甚至1000次以上；同样质量的铅酸电池是“新半年，旧半年，维护半年”，最多只有11.5年。4)安全性能好，无污染，环保；5)小室温下充满电的锂离子自放电率约为2%；6)可快速充放电；7)工作温度范围高，工作温度为-2545；8)无记忆效应的充电电池通常在

6、完全放电的情况下工作，其容量会迅速低于额定容量值。这种现象被称为记忆效应。然而，无论锂离子电池处于什么状态，它都可以在充电时使用，并且不需要先放电然后再充电。锂离子电池的缺点锂电池安全性差，有爆炸的危险。由钴酸锂制成的锂电池不能大电流放电，安全性差。锂电池需要保护电路，防止电池过度充电和放电。生产要求高，成本高。根据锂离子电池使用的电解质材料不同，锂离子电池可分为液态锂离子电池和聚合物锂离子电池。聚合物锂离子电池所用的正负极材料与液态锂离子电池相同，其工作原理基本相同。它们之间的主要区别在于电解质的不同。液态锂离子电池使用液态电解质，而聚合物锂离子电池被固态聚合物电解质所取代，固态聚合物电解质

7、可以是“干的”或“胶体的”。目前，它们大多使用聚合物胶体电解质。聚合物锂离子电池(1)固体聚合物电解质锂离子电池(2)凝胶聚合物电解质锂离子电池(3)与液体锂离子电池相比，聚合物锂离子电池具有薄、任意面积、任意形状的优点，不会产生泄漏、燃烧爆炸等安全问题。因此，电池外壳可以由铝塑复合膜制成，这可以提高整个电池的比容量。聚合物锂离子电池也可以使用聚合物作为负极材料，其质量比能比目前的液态锂离子电池提高50%以上。动力锂离子电池严格来说，动力锂离子电池是指容量在3Ah以上的锂离子电池。目前，它一般指通过放电驱动设备、仪器、模型和车辆的锂离子电池。动力锂离子电池分为两种类型：高容量和高功率。大容量电池可用于电动工具、自行车、踏板车、矿灯、医疗器械等。大功率电池主要用于混合动力汽车和其他需要大电流充放电的场合。根据内部材料的不同，动力锂离子电池分为液体动力锂离子电池和聚合物动力锂离子电池，统称为动力锂离子电池。高性能锂离子电池为了突破传统锂电池的瓶颈，有必要开发一种新的铁碳存储材料，能够在一个小的存储单元中存储更多的电能。然而，这种材料的明显缺点是充电周期不稳定，多次充放电后电池的存储容量明显下降。因此，一种新的合成方法应运而生。将几种原料与锂盐混合，加热，制成一种全新的碳纳米管纳米结构材