锂离子电池概述培训资料.ppt

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1、锂离子电池概述锂二次电池发展过程体系Li/LE/TiS2Li/SO21970s负极：金属锂锂合金电解质：液体有机电解质固体无机电解质(Li3N)过渡金属氧化物(V2O5、V6O13)正极：过渡金属硫化物(TiS2、MoS2)液体正极(SO2)1980s聚合物正极；FeS2；硒化物(NbSe3)；聚合物电解质Li/聚合物二次电池Li/LE/MoS2Li/LE/NbSe3Li/LE/LiCoO2Li/PE/V2O5,V6O13增塑的聚合物电解质LiCoO2、LiNiO2锰的氧化物Li的碳化物(LiC12)(焦炭)Li/LE/

2、MnO2负极：正极：电解质：体系：Li的嵌入物(LiWO2)199019951998负极：新型合金电解质：全固态聚合物电解质体系：全固态锂二次电池注：LE为液体电解质，PE为聚合物电解质。1994负极：无定形碳电解质：PVDF凝胶电解质体系：凝胶锂离子电池Li的碳化(LiC6)(石墨)C/LE/LiCoO2；C/LE/LiMn2O4负极：正极：电解质：体系：LiMn2O4小结金属锂－－合金－－石墨化碳－－新型合金、锂过渡金属硫化物－－过渡金属氧化物－－锂、过渡金属复合氧化物液体有机电解质－－固态凝胶聚合物电解质－－全固态

3、聚合物电解质thetheoryoflithiumbatterychargingdischargingLi+chargingdischarginganode：6C+xLi++xe-LixC6Cathade:LiCoO2Li1-xCoO2+xLi++xe-chargingdischargingTotalreaction:6C+LiCoO2Li1-xCoO2+LixC6chargingdischarging5.3锂离子电池电极材料概述5.3.1正极材料正极材料选择的基本考虑：在充放电时晶体结构保持不变或变化可逆具有较大的嵌锂容

4、量较高的氧化还原电势高度的化学稳定性锂离子电池正极材料的主要种类按金属元素划分：钴系列：LiCoO2，LiCo1-xMxO2镍系列：LiNiO2，LiNi1-xMxO2锰系列：LiMn2O4，LiMn2-xMxO4；LiMnO2，LiMn1-xMxO2；MnO2钒系列：LiV3O8，LiV2O5；V2O5按结构划分：层状结构：LiCoO2；LiNiO2；LiMnO2尖晶石结构：LiMn2O4橄榄石结构：LiFePO4按是否锂源分：锂源型：LiCoO2，LiNiO2，LiNi1-xMxO2，LiMn2O4，LiMnO2，L

5、iFePO4非锂源型：MnO2，LiV3O8，LiV2O5，V2O5，S，TiS2LiMA2型层状材料储锂特性浅析LiMO2(M=Ni，Co等）的二维晶体结构材料的结构框架由二价阴离子密堆积构成；高价阳离子位于阴离子密堆积形成的八面体空隙中；锂离子寄宿在阴离子密堆积形成的八面体空隙中。二价阴离子除O2-外，尚有s2-、Se2-、Te2-等，由于阳离子处于阴离子密堆积的八面体空隙中，故材料的摩尔体积主要由阴离子的大小和密堆积方式决定。由于O2-相对其它阴离子来说体积最小，故体积比容量以氧化物为最大，以阴离子六方密堆积为例，

6、经计算得到的LiMeO2，LiMeS2,LiMeSe2,LiMeTe2的体积比容量分别为：1.43，0.63，0.51，0.36Ah/cm3。由此可看出嵌入材料具有最大体积比容量的化学组成为LiMeO2或MeO2。MeO中O2-密堆积的八面体空隙全部被高价阳离子Me占据，不能再接受锂离子，因此MeO不具有嵌入反应的性质；对MeO3而言，多余的八面体空隙是阳离子Me已占据的空隙的两倍，所以组成为MeO3的比容量不是很高；组成为MeO2时，可接受Li+的八面体空隙数和可接受电子的高价阳离子数相等，因此容量可达到最大值的化学组

7、成为MeO2。当阳离子和阴离子体积比在0.41～0.71之间时，最适合于八面体配位。按照六配位时rO2-=1.40Å计算，阳离子半径应在0.51～0.99Å为宜。很多过渡金属四价和三价离子的半径在0.5～0.8Å之间，适合于组成嵌入反应材料。r(Å)价态TiVCrMnFeCoNiNbMoRuIr+40.660.600.550.530.520.510.540.690.660.620.63+30.730.740.640.620.600.570.580.680.680.735.3.2负极材料主要有以下几种：碳材料金属锂合金过渡

8、金属氧化物氮化物、硅及硅化物锂二次电池负极材料特性负极材料摩尔质量密度(kg/L)质量比容量（Ah/kg）体积比容量(Ah/L)Li6.940.5338622047LiC679.002.24339759LiAl33.921.757901383Li21Sn5729.312.557611941LiWO2222.7911.