锂离子电池基础知识 (2).ppt

4锂离子电池材料电池特点优点1、高效率输出：标准放电为2～5C、连续高电流放电可达10C，瞬间脉冲放电（10S）可达20C；2、高温时性能良好：外部温度65℃时内部温度则高达95℃，电池放电结束时温度可达160℃，电池的结构安全、完好；3、即使电池内部或外部受到伤害，电池不燃烧、不爆炸、安全性最好；4、极好的循环寿命，经500次循环，其放电容量仍大于95%；5、过放电到零伏也无损坏；6、可快速充电；7、低成本；8、对环境无污染。锂离子电池正极材料——LiFePO4第96页,共120页，星期六，2024年，5月4锂离子电池材料应用范围大型电动车辆：公交车、电动汽车、景点游览车及混合动力车等；

2、轻型电动车：电动自行车、高尔夫球车、小型平板电瓶车、铲车、清洁车、电动轮椅等；

3、电动工具：电钻、电锯、割草机等；

4、遥控汽车、船、飞机等玩具；

5、太阳能及风力发电的储能设备；

6、UPS及应急灯、警示灯及矿灯(安全性最好)；

7、替代照相机中3V的一次性锂电池及9V的镍镉或镍氢可充电电池（尺寸完全相同）；

8、小型医疗仪器设备及便携式仪器等。北京奥运大巴锂离子电池正极材料——LiFePO4第97页,共120页，星期六，2024年，5月4锂离子电池材料磷酸铁锂的优点1、安全。磷酸铁锂的安全性能是目前所有的材料中最好的。当然它和其它磷酸盐的安全性能也基本一样，用磷酸铁锂做电池，绝对不用担心爆炸问题的存在。2、稳定性高。包括高温充电的容量稳定性好，储存性能好等。这点是最大的优点，在所有知道的材料中，也是最好的。3、环保。整个生产过程清洁无毒。所有原料都无毒。不像钴是有毒的物质。4、价格便宜。磷酸盐采用磷酸源和锂源以及铁源为材料，这些材料都十分便宜，无战略资源及稀有资源。锂离子电池正极材料——LiFePO4第98页,共120页，星期六，2024年，5月4锂离子电池材料磷酸铁锂的缺点1、导电性差。这个问题是其最关键的问题。磷酸铁锂之所以这么晚还没有大范围的应用，这是一个主要的问题。但是，这个问题目前已经可以得到完美的解决：就是添加C或其它导电剂。实验室报道可以达到160mAh/g以上的比容量。2、振实密度较低。一般只能达到1.3-1.5，低的振实密度可以说是磷酸铁锂的最大缺点。这一缺点决定了它在小型电池如手机电池等没有优势。即使它的成本低，安全性能好，稳定性好，循环次数高，但如果体积太大，也只能小量的取代钴酸锂。这一缺点在动力电池方面不会突出。因此，磷酸铁锂主要是用来制作动力电池。3、目前研究开发还不深入。目前以磷酸铁锂作为正极材料的产业化情况并不乐观。因为还是最近两年发展起来的，所以各方面的研究还需要继续深入。锂离子电池正极材料——LiFePO4第99页,共120页，星期六，2024年，5月最早的磷酸铁锂合成方式是J.B.Goodenough的固相反应法。该方法简单方便，容易操作，缺点是合成的周期较长，产物的批次稳定性难以控制。如何在热处理及粉体加工的过程中防止二价铁的氧化是合成的关键控制点。目前不少研发团队开发出的碳热还原法、共沉淀法、水热法、喷雾热分解法等。4锂离子电池材料制备方法锂离子电池正极材料——LiFePO4第100页,共120页，星期六，2024年，5月4锂离子电池材料锂离子电池正极材料的发展1、锂钴镍复合氧化物2、改性的尖晶石复合正极材料3、Li2MMn3O8（M代表Fe、Co、Cu）4、LixMnO2(CDMO)5、无机非晶材料V2O5和α—MnO26、导电高分子聚合物7、有机硫化物第101页,共120页，星期六，2024年，5月4锂离子电池材料锂离子电池正极材料的发展第102页,共120页，星期六，2024年，5月4锂离子电池材料电解质材料电解质的作用：在电池内部正负极之间形成良好的离子导电通道。作为电解液应具有较高的离子导电性，这就要求溶剂的介电常数高，粘度小。从在有机溶剂中的解离和离子迁移的角度看，电解质一般是阴离子半径较大的锂盐最好。凡是能够成为离子导体的材料，如水溶液、有机溶液、聚合物、熔盐或固体材料，均可作为电解质。第103页,共120页，星期六，2024年，5月4锂离子电池材料（1）水：水对许多离子具有很强的溶解能力。优点：离子状态稳定、粘度小、电导率高等，是目前应用最广泛的电解质。缺点：受水的分解电压(1.23V)的限制，水溶液电解质电池的最高电压只能在2.0V以内。（2）有机溶剂电解质：优点：由于使用强还原性活泼金属及其化合物作为负极材料，电池的工作电压得以大幅提高。缺点：有机溶