锂离子电池的应用﹑研究及发展.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与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:可逆地嵌入与脱嵌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（Graphite Intercalation Compounds）LiC6.,制备高纯度与规整的微结构碳负极材料,巴基球C60、碳纳米管与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.Kisuk Kang,Ying Shirley Meng,Julien Brger,Clare P.Grey,and Gerbrand Ceder,Electrodes with High Power and High Capacity for Rechargeable Lithium Batteries,Science 311(2006)977-980.2.Hiroyuki Nishide and Kenichi Oyaizu,Toward Flexible Batteries,Science 319(2008)737-738.3.Joe Alper,The Battery:Not Yet a Terminal Case,Science 296(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,Synthesis and electrochemical characteristics of Al2O3-coated LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 cathode materials for lithium ion batteries,Electrochimica Acta 52(2006)1316-1322.6.L.Liu,Z.Wang,H.Li,L.Chen,X.Huang,Al2O3-coated LiCoO2 as cathode material for lithium ion batteries,Solid State Ionics 152-153(2002)341-346.7.Robert F.Service,Shrinking Dimensions Spur Research Into Ever-Slimmer Batteries,Science 308(2005)786.8.Jaephil Cho*,VOx-coated LiMn2O4 nanorod clusters for lithium battery cathode materials,Journal of Materials Chemistry 18(2008)22572261.,参考文献,9.Lifen Xiao et al.Enhanced electrochemical performance of submicron LiCoO2 synthesized by polymer pyrolysis method,Journal of Solid State Electrochemistry(2008)12:149153.10.S.Castro-Garc,A.Castro-Couceiro,M.A.Senarir-Rodriuez,F.Soulette,C.Julien,Influence of aluminum doping on the properties of LiCoO2 and LiNi0.5Co0.5O2 oxides,Solid State Ionics 156(2003)15-26.11.H.Cao,B.Xia,Y.Zhang,N.Xu,LiAlO2-coated LiCoO2 as cathode material for lithium ion batteries,Solid State Ionics 176(2005)911-914.12.J.C.Arrebola,A.Caballero,L.Hern,J.Morales,PMMA-assisted synthesis of Li1-xNi0.5Mn1.5O4-d for high-voltage lithium batteries with expanded rate capability at high cycling temperatures,Journal of Power Sources 180(2008)852-858.13.A.Dailly,R.Schneider,D.Billaud,Y.Fort,P.Willmann,New graphite-antimony composites as anodic materials for lithium-ion batteries.:Preparation,characterisation and electrochemical performance,Electrochimica Acta 47(2002)4207-4212.,谢谢！,
