高能锂离子电池研究报告与开发

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1、登记序号：分类代码：编号：江苏省“十一五”新能源重点领域与重点项目选择研究项目建议书项目名称：电动车用锂离子电池及其能源管理系统的研究与开发江苏省能源研究会二00四年一、立项依据1.1立项背景、目的和意义随着人类社会的发展，人们不得不面对生态、环境、能源等共同的问题。近年来人们对城市空气质量、全球变暖和石油资源危机等问题日趋重视，保护环境，能源多样化（洁净能源）的呼声日益高涨，促使人们高度重视电动车及相关技术的发展。国家信息中心在中国电动车技术和市场化前景研究报告中认为，国内外电动车的技术路线有燃料电池电动车、混合动力车、蓄电池电动车三种。报告对这3种技术

2、路线的发展现状和市场前景进行了详细的分析和比较，同时对中国发展电动车应采取的技术路线及相关战略做出了明确的判断和结论：当前氢燃料电池车还不是我国的产业机遇；混合动力车也不是我国最佳的产业机遇；蓄电池电动车才是我国的产业机遇。　　　报告认为，中国发展电动车具有独特的有利条件。其中，一个非常重要的因素是市场。中国人口众多，具有世界最庞大的自行车市场，因此也具有世界最庞大的电动自行车、电动小轿车市场，这为中国电动车技术的发展创造了特殊的市场有利条件。随着我国加入WTO，人民生活水平的进一步提高，买车对许多都市人来说已不是“梦想”，城市环境将面临更大威胁，能源将面

3、临更大危机。因此发展“节能”、“零排放”的电动车成为十分迫切的任务。另外,大力发展电动车是从根本上缓解乃至消除中国石油危机的重要途径之一。目前在中国的石油消费中，交通运输业用油增长最为迅速。而中国已经成为继美国之后的第二大能源消费大国和第五大石油进口国，石油进口依存度已达40％。美伊战争再次敲响中国石油安全问题的警钟。世界各国对电动车（EV）用电源进入了深入的研究，主要集中在长寿命、安全性、较宽的工作温度范围和较低的成本等方面。各种二次电池的性能结果表明：铅酸电池比容量低，低温性能差；Cd-Ni电池中Cd对环境有污染，很多国家已明令禁止；MH-Ni电池和锂

4、离子及锂聚合物电池是最有希望的系列。近期的发展趋势来看镍氢电池、镉镍电池生产量下降，锂离子电池生产继续保持增长态势。现已广泛被大家使用的锂离子电池是由锂电池发展而来的。锂电池的负极材料是锂金属，正极材料是碳材。按照大家习惯上的命名规律，我们称这种电池为锂电池。锂离子电池的正极材料是锂金属氧化物，负极材料是碳材，电解液为有机溶剂。电池通过正极产生的锂离子在负极碳材中的嵌入与迁出来实现电池的充放电过程，嵌入与迁出的锂离子数，就表示了电池的充放电容量，为了区别于传统意义上的锂电池，所以人们称之为锂离子电池。锂离子电池自1989年问世以来，最早是液态锂离子电池，九

5、十年代又发展生产固态聚合物锂离子电池。锂离子电池是目前性能最好的电池，因其卓越的性能得到了迅猛的发展，也得到了市场的广泛认可。锂离子电池以其它电池所不可比拟的优势迅速占领了许多领域，象大家熟知的移动电话、笔记本电脑、小型摄像机等等，且越来越多的国家将该电池应用于军事用途。与同样大小的镍镉电池、镍氢电池相比，电量储备最大，重量最轻、寿命最长、充电时间最短，无记忆效应。具体优点说来有：　　１）无记忆效应，无需放电，使用时间长。记忆效应是指镍镉电池在充放电循环过程中,电池的容量减少的现象.锂离子电池不存在这种效应.无记忆效应大大方便了用户，用户不必在每次充电时都

6、先放电再充电，而可以随心所欲的随时对电池充电。　　　　２）工作电压高。通常单体锂离子电池的电压为３·６Ｖ，镍氢，镍镉电池的电压为１·２Ｖ，相差３倍。　　　　３）体积小、重量轻、比能量高。锂离子电池的比能量可达镍镉电池的２倍以上。与同容量镍氢电池相比，体积可减少３０％，重量可降低５０％　　４）寿命长。在正常条件下,锂离子电池的充放电周期可超过500次，优质锂离子电池的寿命可达１２００次以上，远远高于其他各类电池。　　　　５）安全快速充电。锂离子电池因采用特殊的技术处理，因此允许在２小时内快速充足电，而且安全性能大大提高。　　　　６）允许工作温度范围宽。锂离子

7、电池可在-20℃~60℃环境温度条件下工作。高温放电性能优于其它各类电池。7）自放电性能好：锂离子电池的自放电<10%/月。　　　8）无污染。锂离子电池不含有诸如镉,铅,汞之类的有害金属物质.表1－1镍镉、镍氢、锂离子电池性能对比表技术参数镍镉电池镍氢电池锂离子电池工作电压（V）1.21.23.6重量比能量(Wh/Kg)5065105-140体积比能量(Wh/l)150200300充放电寿命(次)5005001000自放电率（%/月）25-3030-356-9有无记忆效应有无无有无污染有无无锂离子电池以其重量轻、容量高、工作电压高、使用寿命长且无污染等特点

8、得到迅速发展。全球销售额锂离子电池已超过了MH/Ni、Cd/Ni电