锂离子电池的原理

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1、锂离子电池的原理及应用前景锂离子电池发展历史1970年代埃克森的M.S.Whittingham采用硫化钛作为正极材料，金属锂作为负极材料，制成首个锂电池。1982年伊利诺伊理工大学(theIllinoisInstituteofTechnology)的R.R.Agarwal和J.R.Selman发现锂离子具有嵌入石墨的特性，此过程是快速的，并且可逆。与此同时，采用金属锂制成的锂电池，其安全隐患备受关注，因此人们尝试利用锂离子嵌入石墨的特性制作充电电池。首个可用的锂离子石墨电极由贝尔实验室试制成功。1983年M.Thackeray、J.Goodenough等人发现锰尖晶石

2、是优良的正极材料，具有低价、稳定和优良的导电、导锂性能。其分解温度高，且氧化性远低于钴酸锂，即使出现短路、过充电，也能够避免了燃烧、爆炸的危险。1989年，A.Manthiram和J.Goodenough发现采用聚合阴离子的正极将产生更高的电压。1991年索尼公司发布首个商用锂离子电池。随后，锂离子电池革新了消费电子产品的面貌。1996年Padhi和Goodenough发现具有橄榄石结构的磷酸盐，如磷酸锂铁(LiFePO4)，比传统的正极材料更具优越性，因此已成为当前主流的正极材料。锂系电池锂系电池锂电池锂离子电池聚合物锂离子电池液体锂离子电池常见种类1.锂－二氧化锰

3、电池(Li--MnO2)锂－二氧化锰电池是一种以锂为阳极（负极）、以二氧化锰为阴极（正极），并采用有机电解液的一次性电池。该电池的主要特点是电池电压高，额定电压为3V(是一般碱性电池的2倍)；终止放电电压为2V；比能量大(金属锂的理论克容量为3074mAh)；放电电压稳定可靠；有较好的储存性能(储存时间3年以上)、自放电率低(年自放电率≤10％)；工作温度范围－20℃～＋60℃。该电池可以做成不同的外形以满足不同要求，它有长方形、圆柱形及纽扣形(扣式)。锂—亚硫酰氯电池(Li--SOCl2)该类电池的比能量是所有商业化电池中最高的，放电电压特别平稳，一般用于不能经常维

4、护的电子设备、仪器上，应用领域很窄。锂离子电池原理锂离子电池以碳素材料为负极，以含锂的化合物作正极，没有金属锂存在，只有锂离子，这就是锂离子电池。锂离子电池是指以锂离子嵌入化合物为正极材料电池的总称。锂离子电池的充放电过程，就是锂离子的嵌入和脱嵌过程。在锂离子的嵌入和脱嵌过程中，同时伴随着与锂离子等当量电子的嵌入和脱嵌（习惯上正极用嵌入或脱嵌表示，而负极用插入或脱插表示）。在充放电过程中，锂离子在正、负极之间往返嵌入/脱嵌和插入/脱插，被形象地称为“摇椅电池”。负极：LiyMnYm+xLi++xe-=Lix+yMnYm正极：LizAvBw=Liz-xAvBw+xLi+

5、+xe-总反应LiyMnYm+LizAvBw=Lix+yMnYm+Liz-xAvBw正极材料过渡金属氧化物钴酸锂（LiCoO2）、镍酸锂（LiNiO2）、锰酸锂（LiMn2O4）及三元材料（Li-Co-Mn-Ni-O)。此外，一些新型电极材料如磷酸铁锂等LixMPO4(M=Fe、Mn、V、Ni、C0)，也开始成为近年来研究和应用的热点。负极材料碳负极材料碳负极锂离子电池在安全和循环寿命方面显示出较好的性能，并且碳材料价廉、无毒，目前商品锂离子电池广泛采用碳负极材料。众所周知，碳材料种类繁多，目前研究得较多且较为成功的碳负极材料有石墨、乙炔黑、微珠碳、石油焦、碳纤维、裂

6、解聚合物和裂解碳等[5.6.7]。在众多的用作碳负极的材料中，天然石墨具有低的嵌入电位，优良的嵌入－脱嵌性能，是良好的锂离子电池负极材料。通常锂在碳材料中形成的化合物的理论表达式为LiC6电介质材料锂离子电池电解质材料——六氟磷酸锂1、项目介绍（1）项目概况六氟磷酸锂(LiPF6)是锂离子电池的电解质材料，也是锂离子电池的关键组成部分，约占锂离子电池电芯材料成本的15%左右，是目前唯一生产工艺最为成熟、电池性能最可靠并获得最活化速度快、放电比容量高、循环寿命长，与正负极材料匹配性离能好，在性能、应用及环境保护方面有着独特的优势，但其合成、纯化困难，因此中国还依靠进口。

7、本项目经过大量试验，开发出了特有的固相反应技术，制备和生产高纯度的六氟磷酸锂，简化生产和提纯工艺，降低了投资成本与生产成本，能为国内锂离子电池生产厂家提供高性价比电解质材料，（2）市场前景从综合性能的角度考虑，锂离子电池是目前最有发展前途和应用前景的高能二次电池。但由于锂离子电池的商业化至今只有十多年的时间，电池及相关材料的生产工艺技术还不十分成熟，因而锂离子电池技术还具有很大的开发潜力。锂离子电池性能的进一步提高，主要依赖于电池中各组成材料的改进开发及电池工艺的革新。由于电解质材料在电池成本中所占比重较大，对其进行开发显得尤为重要。2007全球锂离