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mAh/g 放电平台平稳 170 mAh

时间:2020-08-05 23:36:01 来源:扬州麒麟照明 点击:

  Li-ion Battery 第四章 锂离子电池基本结构 一、锂离子电池的组成 正极 LiCoO2 、 LiNiO2 、 LiMn2O4 等 电池组成 负极 人造石墨系列、天然石墨系列、 人造石墨系列、天然石墨系列、 焦炭系列等 电解质 有机溶剂电解质(液态) 有机溶剂电解质(液态) 聚合物电解质(固态、凝胶) 聚合物电解质(固态、凝胶) 正极 采用锂化合物(LiCoO2 / LiNiO2 / LiMn2O4 /LiFePO4 等); 负极 采用石墨层间化合物LiXC6; 隔膜 聚烯烃微孔膜(PE / PP); 电解液 锂盐的有机溶液(LiPF6+PC /EC/DMC) 外壳五金件 铝/钢壳、盖板、极耳、绝缘片 锂离子电池结构示意图 1扬州交通标志牌、锂离子电池结构——正极 、锂离子电池结构 正极 组 (1)正极物质:活性物质、导电剂(碳黑)、黏结剂 成 (2)正极集流体:Al箔 (3)正极极耳:Al带 正极物质: 碳黑 PVDF 正极集流体: 箔( 20?m 正极极耳: 带( 0.1mm ) 2、锂离子电池结构——负极 、锂离子电池结构 负极 组 (1)负极物质:活性物质、黏结剂 成 (2)负极集流体:Cu箔 (3)负极极耳:Ni带 负极极耳: 带 0.07mm 负极集流体: 箔 15?m 负极物质: +PVDF 3、锂离子电池结构——隔膜 、锂离子电池结构 隔膜 材质:单层PE(聚乙烯) 材质 或三层复合PP(聚丙烯)+PE + PP 厚度:单层一般为16~20?m 厚度 三层一般为20~25?m 4、锂离子电池结构——电解液 、锂离子电池结构 电解液 组成: 组成: 锂盐(LiPF6 浓度1mol/L)+ 有机溶剂(PC:EC:DMC=1:1:1) 性质: 性质 无色透明液体,具有较强吸湿性。 应用: 应用 只能在干燥环境下使用(如真空 干燥的手套箱,环境水分小于20ppm)。 二、锂离子电池对正、负极材料的要求 锂离子电池对正、 (1) 具有稳定的层状或隧道的晶体结构 (2) 具有较高的比容量 (3) 有平稳的电压平台 (4) 正、负极材料具有高的电位差 (5) 具有较高的离子和电子扩散系数 (6) 环境友好 三、锂离子电池正极材料研究现状 大多数可作为锂离子电池的活性正极材料是含锂的过渡 金属化合物,而且以氧化物为主。 目前已用于锂离子电池规 模生产的正极材料为LiCoO2。 材料 名称 LiCoO2 LiNiO2 LiMn2O4 理论 比容量 274 mAh/g 274 mAh/g 148 mAh/g 实际 电位 性价 特 点 比容量 平台 比 140 3.7V 3 性能稳定,高比容量, 性能稳定,高比容量, /g 4V 2 1 高比容量, 高比容量,价格较低 热稳定性较差, 热稳定性较差, 低成本, 低成本,高温循环和 存放性能较差 120 4.2V mAh/g 1 LiCoO2正极材料 具有层状结构,理论容量274 mAh/g,实际容量140mAh/g 充放电过程中,层状结构易转化为尖晶石结构,高温循环性 能差。 改性方法:掺杂(物理方法)、包覆(化学方法) -------稳定结构,太阳能锂电池提高放电容量和循环性能 制备方法:高温固相法、溶胶-凝胶法、水热法。 2 LiNiO2正极材料 具有层状结构,理论容量274 mAh/g,实际容量170mAh/g 无过充电现象,且具有价廉、无毒等优点。 热稳定性差,分解温度低,影响其循环性能,且完全纯 相的LiNiO2还未合成出。 解决途径:采用溶胶-凝胶法、掺杂、包覆 -----稳定结构,提高循环性能 3 LiMn2O4正极材料 具有尖晶石结构,理论比容量148 mAh/g,实际比容量 120 mAh/g。 制约其商品化的瓶颈:高温性能差,容量衰减快。 ------充放电过程中,尖晶石结构发生变化 解决途径:掺杂、包覆、采用LiBOB代替LiPF6 4 LiFePO4正极材料 具有橄榄石型结构,具有层状结构,理论容量274mAh/g, 实际容量170mAh/g,原料资源丰富,太阳能锂电池价格低廉,且无毒对 环境友好。 离子和电子电导率低,太阳能锂电池大电流放电性能不好。 解决途径:加入导电性物质、掺杂、包覆。 层状结构材料( 层状结构材料( LiCoO2、 LiNiO2等) 尖晶石结构材料LiMn2O4 尖晶石结构材料 Mn2O4构成的尖晶石基本框架 动力电池正极材料LiFePO4 动力电池正极材料LiFePO

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