锂电池原理1(副本).ppt

根据锂离子电池所用电解质材料不同，锂离子电池可以分为液态锂离子电池(lithium ion battery, 简称为LIB)和聚合物锂离子电池(polymer lithium ion battery, 简称为LIP)两大类。聚合物锂离子电池所用的正负极材料与液态锂离子都是相同的，电池的工作原理也基本一致。它们的主要区别在于电解质的不同, 锂离子电池使用的是液体电解质, 而聚合物锂离子电池则以固体聚合物电解质来代替, 这种聚合物可以是“干态”的,也可以是“胶态”的,目前大部分采用聚合物胶体电解质。 聚合物锂离子电池可分为三类： 1.固体聚合物电解质锂离子电池。电解质为聚合物与盐的混合物，这种电池在常温下的离子电导率低，适于高温使用。 2.凝胶聚合物电解质锂离子电池。即在固体聚合物电解质中加入增塑剂等添加剂，从而提高离子电导率，使电池可在常温下使用。 3.?聚合物正极材料的锂离子电池。采用导电聚合物作为正极材料，其比能量是现有锂离子电池的3倍，是必威体育精装版一代的锂离子电池。由于用固体电解质代替了液体电解质,与液态锂离子电池相比，聚合物锂离子电池具有可薄形化、任意面积化与任意形状化等优点，也不会产生漏液与燃烧爆炸等安全上的问题，因此可以用铝塑复合薄膜制造电池外壳，从而可以提高整个电池的比容量；聚合物锂离子电池还可以采用高分子作正极材料，其质量比能量将会比目前的液态锂离子电池提高50％以上。基于以上优点，聚合物锂离子电池被誉为下一代锂离子电池 聚合物锂电池的基本组成 正极材料 负极材料 隔膜 电解液 外包铝塑膜 铝镍复合带 聚合物锂电池的正极材料体系主要分为三种： 三元材料：Li（NiCoMn）O2 锰酸锂: LiMyO2 钴酸锂:LiCoO2 磷酸铁锂:LiFePO4 锰酸锂材料电池的组成 正极片：LiMyO2、导电剂、粘合剂，铝箔 负极片：C、导电剂、粘合剂、铜箔 微孔隔膜：聚丙稀/聚乙烯复合膜 有机电解液：LiPF6/EC+DEC.... 外壳及配件: 钢壳、铝壳、铝塑膜，铝镍复合带。 电化学反应过程 充电过程： 正极反应： LiMO2 ? xLi+ + Li1-xMO2 + xe- 负极反应： xLi+ + xe- + C6 ? LixC6 放电过程： 正极反应：xLi+ + Li1-xMO2 + xe- ? LiMO2 负极反应：LixC6 ? xLi+ + xe- + C6 电池反应：LiMO2 + C ===== Li1-xMO2 + LixC6 钴酸锂材料电池的组成 正极片：LiCoO2 、导电剂、粘合剂，铝箔 负极片：C、导电剂、粘合剂、铜箔 微孔隔膜：聚丙稀/聚乙烯复合膜 有机电解液：LiClO4-PC+DME 外壳及配件: 铝壳、铝塑膜，铝镍复合带。 电化学反应过程 充电： LiCoO2→Xli+ + Li1-xCoO2 + Xe - Xli + + Xe - + C6 →LixC6 放电：Xli + + Li1-xCoO2 + Xe - →LiCoO2 LixC6 →Xli + + Xe - + C6  磷酸铁锂材料电池的组成 正极片：LiFePO4、导电剂、粘合剂，铝箔 负极片：C、导电剂、粘合剂、铜箔 微孔隔膜：聚丙稀/聚乙烯复合膜 有机电解液：EC、DMC、EMC、LiPF6 、多种添加剂 外壳及配件: 钢壳，壳、铝塑膜，铝镍复合带。 对各组成部份材料的要求 对正负极物质的要求1、 正极电位超正，负极电位越负2、 活性要高（反应快，得胜率高）［3、 活性物质在电解液中要稳定，自溶速度要小4、 活性物质要有良好的导电性能，电阻小5、 便于生产，资源丰富 对电解液的要求1、 电导率高，扩散效率好，粘度低2、 化学成份稳定，挥发性小，易贮存3、 正负极活性物质在电液中能长期保持稳定4、 便于使用 对隔膜要求1、 有良好的稳定性2、 具有一定的机械强度和抗弯曲能力，有抗拒枝晶穿透能力3、 便于使用4、 吸水性良好，孔径、孔率符合要求 对外壳要求1、有较高的机械强度，承受一般的冲击2、具有耐工艺腐蚀的能力 电池结构 柱形电池结构 锂离子电池安全特性 为了确保锂离子电池安全可*的使用，专家们进行了非常严格、周密的电池安全设计，以达到电池安全考核指标。 隔膜135℃自动关断保护采用国际先进的Celgard2300PE-PP-PE三层复合膜。在电池升温达到120℃的情况下，复合膜两侧的PE膜孔闭合，电池内阻增大，电池内部升温减缓，电池升温达到135℃时，PP膜孔闭合，电池内部断路，电池不再升温，确保电池安全可*。 向电液中加入添加剂在电池过充，电池电压高于4.2v的条件下，电液添加剂与电液中其他物质聚合，电池内阻大副增加，电池内