鋰離子電池材料

1、鋰離子電池材料鋰離子電池材料鋰離子電池簡(jiǎn)介：是一種二次電池（充電電池），它主要依靠鋰離子在正極和負(fù)極之間移動(dòng)來(lái)工作。在充放電過(guò)程中，Li+ 在兩個(gè)電極之間往返嵌入和脫嵌，充電時(shí)，Li+從正極脫嵌，經(jīng)過(guò)電解質(zhì)嵌入負(fù)極，負(fù)極處于富鋰狀態(tài)，放電時(shí)則相反。電池一般采用含有鋰元素的材料作為電極，是現(xiàn)代高性能電池的代表。鋰系電池分為鋰電池和鋰離子電池。手機(jī)和筆記本電腦使用的都是鋰離子電池，通常人們俗稱其為鋰電池。而真正的鋰電池由于危險(xiǎn)性大，很少應(yīng)用于日常電子產(chǎn)品。生活中鋰離子電池應(yīng)用方向 筆記本電腦 手機(jī) 數(shù)碼相機(jī) 媒體播放器 MP3 電動(dòng)車 電動(dòng)工具 備用電源 航空航天 軍事 醫(yī)學(xué)等鋰離子電池發(fā)展過(guò)程

2、20世紀(jì)70年代 鋰一次電池，包括鋰二氧化錳電池，鋰亞留酰氯電等。 20世紀(jì)70年代 鋰金屬二次電池，以TiS2等作為正極，鋰金屬或鋰合金負(fù)極，由于安全及循環(huán)性能達(dá)不到要求，未能實(shí)現(xiàn)商品化。 20世紀(jì)90年代初 液態(tài)鋰離子電池既有良好的循環(huán)性能，安全性也較高。 1999 聚合物鋰離子電池，正負(fù)極材料與液態(tài)鋰離子電池所用材料相同，用鋁塑薄膜替代金屬外殼安全性比液態(tài)鋰離子電池高。 鋰離子電池關(guān)鍵材料：正極材料，負(fù)極材料及電解質(zhì)鋰離子電池組成部分 鋼殼/鋁殼/圓柱/軟包裝系列：（1）正極活性物質(zhì)一般為錳酸鋰或者鈷酸鋰，鎳鈷錳酸鋰材料，電動(dòng)自行車則普遍用鎳鈷錳酸鋰（俗稱三元）或者三元+少量錳酸鋰，純的

3、錳酸鋰和磷酸鐵鋰則由于體積大、性能不好或成本高而逐漸淡出。導(dǎo)電極流體使用厚度10-20微米的電解鋁箔。（2）隔膜一種經(jīng)特殊成型的高分子薄膜，薄膜有微孔結(jié)構(gòu)，可以讓鋰離子自由通過(guò)，而電子不能通過(guò)。 （3）負(fù)極活性物質(zhì)為石墨，或近似石墨結(jié)構(gòu)的碳，導(dǎo)電集流體使用厚度7-15微米的電解銅箔。 （4）有機(jī)電解液溶解有六氟磷酸鋰的碳酸酯類溶劑，聚合物的則使用凝膠狀電解液。 （5）電池外殼分為鋼殼（方型很少使用）、鋁殼、鍍鎳鐵殼（圓柱電池使用）、鋁塑膜（軟包裝）等，還有電池的蓋帽，也是電池的正負(fù)極引出端。鋰離子電池工作原理 以LiCoO2為正極，石墨為負(fù)極說(shuō)明鋰電池工作原理鋰離子電池優(yōu)點(diǎn) 1）電壓高 ：?jiǎn)误w

4、電池的工作電壓高達(dá)3.7-3.8V（磷酸鐵鋰的是3.2V），是Ni-Cd、Ni-MH電池的3倍。 2）比能量大：能達(dá)到的實(shí)際比能量為555Wh/kg左右，即材料能達(dá)到150mAh/g以上的比容量（3-4倍于Ni-Cd，2-3倍于Ni-MH），已接近于其理論值的約88%。 3）循環(huán)壽命長(zhǎng):一般均可達(dá)到500次以上，甚至1000次以上，磷酸鐵鋰的可以達(dá)到2000次以上。對(duì)于小電流放電的電器,電池的使用期限，將倍增電器的競(jìng)爭(zhēng)力。 4）安全性能好:無(wú)公害，無(wú)記憶效應(yīng).作為L(zhǎng)i-ion前身新型鋰離子電池 的鋰電池，因金屬鋰易形成枝晶發(fā)生短路，縮減了其應(yīng)用領(lǐng)域：Li-ion中不含鎘、鉛、汞等對(duì)環(huán)境有污染的

5、元素：部分工藝（如燒結(jié)式）的Ni-Cd電池存在的一大弊病為“記憶效應(yīng)”，嚴(yán)重束縛電池的使用，但Li-ion根本不存在這方面的問(wèn)題。 5）自放電小：室溫下充滿電的Li-ion儲(chǔ)存1個(gè)月后的自放電率為2%左右，大大低于Ni-Cd的25-30%，Ni-MH的30-35%。 6) 快速充電：1C充電30分鐘容量可以達(dá)到標(biāo)稱容量的80%以上，磷鐵電池可以達(dá)到10分鐘充電到標(biāo)稱容量的90%。 7) 工作溫度：工作溫度為-2545C，隨著電解液和正極的改進(jìn)，期望能擴(kuò)寬到-4070C。鋰離子電池缺點(diǎn) 衰老：與其它充電電池不同，鋰離子電池的容量會(huì)緩慢衰退，與使用次數(shù)無(wú)關(guān)，而與溫度有關(guān)?？赡艿臋C(jī)制是內(nèi)阻逐漸升高，

6、所以，在工作電流高的電子產(chǎn)品更容易體現(xiàn)。用鈦酸鋰取代石墨似乎可以延長(zhǎng)壽命。儲(chǔ)存溫度與容量永久損失速度的關(guān)系： 回收率：大約有1%的出廠新品因種種原因需要回收。 不耐受過(guò)充:過(guò)充電時(shí)，過(guò)量嵌入的鋰離子會(huì)永久固定于晶格中，無(wú)法再釋放，可導(dǎo)致電池壽命短。 不耐受過(guò)放：過(guò)放電時(shí)，電極脫嵌過(guò)多鋰離子，可導(dǎo)致晶格坍塌，從而縮短壽命。鋰離子電池制作工藝 鋰電池的正極材料有鈷酸鋰LiCoO2 、三元材料Ni+Mn+Co、錳酸鋰Li2MnO4加導(dǎo)電劑和粘合劑，涂在鋁箔上形成正極，負(fù)極是層狀石墨加導(dǎo)電劑及粘合劑涂在銅箔基帶上，至今比較先進(jìn)的負(fù)極層狀石墨顆粒已采用納米碳。 1、制漿：用專門的溶劑和粘結(jié)劑分別與粉末狀的正負(fù)極活性物質(zhì)混合，經(jīng)攪拌均勻后，制成漿狀的正負(fù)極物質(zhì)。 2、涂膜：通過(guò)自動(dòng)涂布機(jī)將正負(fù)極漿料分別均勻地涂覆在金屬箔表面，經(jīng)自動(dòng)烘干后自動(dòng)剪切制成正負(fù)極極片。 3、裝配：按正極片隔膜負(fù)極片隔膜自上而下的順序經(jīng)卷繞注入電解液、封口、正負(fù)極耳焊接等工藝過(guò)程，即完成電池的裝配過(guò)程，制成成品電池。 4、化成：將成品電池放置測(cè)試柜進(jìn)行充放電測(cè)試，篩選出合格的成品電池，待出廠。鋰離子電池使用及維護(hù) 注意事項(xiàng)