锂离子电池正极材料结构原理详解.ppt

在国际舞台中的位置日本向前冲—拼命保持世界第一的角色。 如2001年发表第一篇L333论文，现在已经有L333 产品韩国使劲追—排在世界第二位置，近年有不少新材料论文和产品出现； 新加坡发展势头良好 美国、欧洲排在后面 台湾发展很快  中国对新材料开发方面取得较大发展—产量第一 在04年日本奈良展开第14届锂电池会议上才开始重视。中南大学、北科大、天津18所等报道都有良好实验结果。如对L333研究比日本晚3-4年，在电池制备技术上要晚10年。 我国锂离子电池的生产 1、产量持续增加 2002年我国生产锂离子电池共3.1亿只，出口1.38亿只。 2003年生产5亿只，出口3.14亿只。 2004年生产锂离子电池7亿只，出口5.26亿只。 2005年至2008产量持续增长，但增长速度减慢，需要开发新的锂离子电池增长点。 今后在动力电器、动力车方面大功率电池将得到进一步发展 。 2 我国生产的锂离子电池的主要是手机用的方形锂离子电池和为Audio、game、PDA、DSC、MP3和蓝牙配套用的电池。为笔记本计算机用的圆柱形锂离子电池日本仍占统治地位，韩国发展也很快。我国产品一致性有待解决，在串并联使用中性能会下降。 3 新能源，BYD，力神，光宇，比克，环宇，邦凯等已形成大批量生产。质量已接近国际水平，但仍有差距。 4 经过多年努力，我国锂离子电池正、负极材料和电解液的生产已立足于国内，产品的质量已达到或接近国际水平。LiPF6 和隔膜的生产依赖进口。 与铅酸蓄电池性能比较 锂离子动力电池与铅酸电池相比组具有以下特点： 1、重量轻，是铅酸蓄电池三分之一到四分之一。 以电动摩托车为例, 20Ah 48V的锂离子电池重量约为9公斤，而相应的铅酸蓄电池重量为26公斤。而且体积小，在同等容量下，体积是铅酸电池的二分之一。 2、循环性能好，寿命长 是铅酸蓄电池的两倍或大于两倍。充放电次数400——800次，而铅酸蓄电池为200——500次。 3、环保，不会产生污染 属于国家大力扶持的项目，无政策风险。铅酸电池涉及的严重污染问题，今后将逐步被淘汰，欧盟、日本等国从2003年开始已经限制了铅酸电池电动车的进口使用。 5、电池成本相对较高 目前20Ah 48V锂离子电池组的成本为700元左右（48V20Ah电池组市售价为1000多元） 而相应电池容量的铅酸蓄电池的销售价为700元，虽然锂离子电池的成本价比铅酸蓄电池稍高，但循环寿命是铅酸蓄电池的两倍，因此性价比更高。 目前存在问题 安全性、一致性问题 成本问题 大容量动力电池问题 大电流放电问题 球形三元正极材料 (b) 三元梯度正极材料形貌与性能 谢谢各位光临！ 体相掺杂 体相掺杂的目的：一是继续提高其循环性能和比容量，二是通过掺杂其它组分来降低成本。 比容量(mAh/g) LiNiO2 LiNi0.9Co0.1O2 LiNi0.8Co0.2O2 LiNi0.7Co0.3O2 LiNi0.5Co0.5O2 充电(1st) 174.6 215.3 209.4 193.7 173.1 放电(1st) 145.7 190.2 190.7 185.0 164.4 不可逆 28.9 25.1 18.8 8.7 8.7 表面处理 表面处理主要是在材料表面进行涂层，或表面包覆 材料表面形成保护层，避免电解液与材料表面直接接触，抑制材料中的组分与电解液发生反应，或溶解 如在LiCoO2表面包覆ZrO2、TiO2或Al2O3，可以防止Co的溶解，稳定LiCoO2的层状结构，提高循环性能。 减少表面物质受外界条件的影响，增强材料的稳定性 在LiNiO2中包覆一层LiCoO2，可以防止Ni3+转变成Ni2+，起到稳定LiNiO2结构的作用。 材料复合 材料复合是将不同的正极材料按一定比例混合使用 将大小不同比容量的材料通过复合使比容量达到设计值 如包覆Co的球形镍酸锂比容量高于钴酸锂，而尖晶石锰酸锂的比容量低于钴酸锂，将两种材料按一定比例共混后，其比容量就能达到钴酸锂的容量值 提高堆积密度、控制形貌、粒度 提高堆积密度 通过提高松装密度和振实密度、可以增加体积容量 控制形貌 优化材料颗粒形貌、减少颗粒比表面积 控制粒度 如合成LiCoO2时，尽可能得到粒度均匀、振实密度大的的球状颗粒 2 正极材料新发展 趋势 石油资源短缺和环境污染问题，开发绿色环保型电动车（EV）、混合动力车（HEV）或助力自行车动力电池和高