文本描述
锂离子电池材料
锂离子电池:以两种不同的能够可逆地插入及脱出锂离子的嵌锂化合物分别作为电池正极和负极的二次电池体系
高能电池的开发首先从寻找高比能量的电极材料开始。在所有金属元素中,锂的相对原子质量最小(6.941)、密度最小(0.534×103Kg·m-3)、电化当量最小(0.259g·Ah-1)、电极电位最负(-3.045V vs. NHE),因此,以金属锂为负极的电池具有最高的工作电压、最大的比能量。
再加上锂高分子电池的发明,使用高分子电解质不但没有漏液的问题,而且由于锂离子电池具有优异的电性能及安全、无公害,形状有高度的可塑性等特点,符合电子产品轻、薄、短、小的要求,所以备受各国科学家及电池业的重视,发展极快。锂离子电池被人们称为“绿色环保能源”和“跨世纪的能源革命”。
锂离子电池与镍镉、镍氢电池性能的对比
技术参数???????????????镍镉电池??????镍氢电池??????锂离子电池?工作电压(V)???????????1.2???????? ???1.2?????? ??????3.6比容量(Wh/Kg)???? ?50?????????? ??65???????? ??105-140充放电寿命(次)??????????500?????????? ?500???????? ???5000自放电率(%/月)?????25-30???? ???30-35??????? ????6-9有无记忆效应??????????????有???????????? ?有?????????????? 无有无污染???????????????????? 有??????????? ??无???????????? ??无?
锂离子电池是1990年由日本索尼公司研制出并首先实现商品化的,它的出现是二次电池历史上的一次飞跃,现已在可充电池领域占据了领先地位。
1、锂离子电池结构示意图
80年代,提出了“摇椅式”锂离子二次电池的概念。提出电池的正、负极材料采用可以储存和交换锂离子的材料,利用锂离子的来回移动进行能量交换实现充放电。
1991年由日本SONY公司生产出以LiCoO2为正极材料,碳黑为负极材料的商业化锂离子电池。
2、设计思想
3、 工作原理
充电:锂离子从正极中脱嵌,通过电解质和隔膜,嵌入到负极中。
放电:锂离子由负极中脱嵌,通过电解质和隔膜,重新嵌入到正极中。
充电
放电
e-
放电
e-
充电
锂离子电池电极反应:
电池反应: 6C+LiCoO2
正极:LiCoO2
Li1-xCoO2+xLi++xe-
负极: 6C+xLi++xe-
充电
放电
LixC6
Li1-xCoO2+ LixC6
4、锂离子电池的组成
电池
正极
负极
电解质
人造石墨系列、天然石墨系列、焦炭系列等
有机溶剂电解质(液态)聚合物电解质(固态、凝胶)
LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4、LiFePO4等