锂电池的发展历史-一览电池

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1、锂电池的历史 1981 年发表了第一个锂离子电池方面的专利。 八十年代末，SONY 公司利用此发现制成了 LIB。 实验室制成的第一只 18650 型锂离子电池容量仅为 600mAh。 1992 年，SONY 公司开始大规模生产民用锂离子电池。 1998 年方型锂离子电池大量投放市场，占据了市场较大份额。 1999 年国内锂离子电池开始大批量生产 2002 年国产锂离子电池占据了国内主导市场 聚合物锂离子电池技术 开发背景 1:电池形状限制电子产品的外形设计 2 电子产品内部空间有限 工艺-层叠 工艺-针刺:电池材料层叠好后，每一个小孔都被电池隔膜所覆盖 工艺-高分子膜:在针刺之后，电极上所有

2、的小孔都开放了。这时我们分别在两个单层正极 的外表面放上一片高分子膜。 工艺-铆接 技术-塑料铆钉 冷却后硬化了的高分子材料在小孔中形成一个个的塑料铆钉。这些塑料铆 钉将电池材料紧密的结合起来，形成一个非常稳定的结构。 锂离子电池的特点 1 塑料铆钉使得电池具有十分稳定的结构，循环 600 次后电池厚度增 长平均为 0.5%。2 使用铝塑膜软包装，锂离子电池具有较高的质量比能量。 相同容量的 18650 电池和本技术电池包装材料的质量分别为， 金属筒: 6.9 g 本技术 : 1.9 g 3 可以使用各种用于锂离子电池的材料，如液态电解液或聚合物电解液 4 利用该技术可以生产出各种不同尺寸和形

3、状的锂离子电池。 锂离子电池不同的尺寸和形状:电池厚度：0.47 毫米 电池容量：0.012.9 安时技术合作的可能: 如前所述，该技术的最大特点就是可以生产各种不同尺寸、形状的电池。我们因而十分关注各种类电子产品对电池需求的变化与发展。我们注意到，这些年来，各 种厂商对非常规尺寸的锂离子电池的兴趣与需求不断增长。这里说的非常规电池主要指， 超薄超小型（容量1mAh，可用于 RFID 等领域） ，不规则外形（这主要来自产品的人体工 程学设计方面的需求） ，柔性电池（flexible Li-ion battery）等。在我们的工作中，不断有各 种不同类型的企业（不仅仅是电子类公司）和我们接触，寻

4、求获取上述电池的可能性。可 以预见，这将是一个很有发展潜力的市场。 据我所知，国内的电池生产厂家目前所涉足的基本是常规电池市场。我们不清楚中国的电 池生产商是否有兴趣进入非常规的锂离子电池市场。如果有这方面的计划，我们相信该技 术是一个很好的选择。我们将十分愿意同中国的电池生产企业展开这方面的技术合作 电池的性能 充放电（容量）测试、高低温性能、循环性能 安全性能 项目 试验条件 新电池循环后电池 电特性 短路 外短路 无异常无异常过充电 1C, 12V(max) 无异常无异常异常电流充电 6C, 12V(max) 无异常无异常 力学性能针刺 刺破短路 无异常无异常挤压压至短路 无异常无异常振

5、动 振幅 0.88mm, 10Hz-55Hz1Hz/min, 90min无异常无异常落下 1.9m, 10 次 无异常无异常 热特性 箱内加热 150, 保持 10min 无异常无异常焚烧 置于火焰上 起火起火 （）复合金属陶瓷阳极的热膨胀（）复合金属陶瓷阳极的热膨胀 阳极的热膨胀系数随组成不同而发生改变。随着含量的增加，阳极的热膨胀系数随组成不同而发生改变。随着含量的增加， 的热膨胀系数增大。严重的热膨胀系数不匹配会在电池内部引起较大的应力，的热膨胀系数增大。严重的热膨胀系数不匹配会在电池内部引起较大的应力， 造成电池组件的碎裂和分层剥离。可通过在电解质中掺入添加剂的方法降低应力。造成电池组

6、件的碎裂和分层剥离。可通过在电解质中掺入添加剂的方法降低应力。 （）粉体的合成固相反应法的过程：首先将各种氧化物按化学计量比混合均匀，然后在高温下焙烧 足够的时间，研磨后制的粉末。液相反应法的过程：首先按将化学计量比配制（）（）和（）的混合溶液，然后往混合溶液中加入柠檬酸和聚乙烯醇；将溶液中的水分蒸发至形成透明的无定形树脂；继续加热使树脂分解 即可制成复合氧化物的前躯体；将前躯体在一定的温度下焙烧，即可制的具有钙钛 矿结构的超细粉。 （）的结构 和离子构成八面体结构，而八个通过共用离子分布于立方体的 八个顶点上。离子位于立方体的中心。 YSZ 的化学稳定性和热膨胀系数在的操作温度范围内，不与其

7、它电池材料发生化学反应。在高温下， 与发生反应，在界面处生成不导电相。必须将这种反应降至最低，以免造成 电池性能的下降。未掺杂的在温度范围内的热膨胀系数为 （） 掺杂的通常具有较高的热膨胀系数 的机械性能在室温下的弯曲强度为，断裂韧性为 在的研究与开发过程中，迫切需要提高电解质材料的强度 和韧性，采用最多的方法是在中掺入一种或几种其它氧化物 LSG 的合成电解质材料的合成通常采用高温固相反应法。按化学计量比将和掺杂剂 混合均匀，在焙烧，将得到的粉料重新研磨，将粉料在下焙烧，即获 得烧结体；将烧结体在研钵内加入乙醇研磨，即可获得粉 料。 的合成还可采用“氨基乙酸硝酸盐”燃烧法，柠檬酸法 的结构具

8、有扭曲的钙钛矿结构，倾斜的八面体位于正六面体的八个 顶点上，位于正六面体的中心，组成正交结构的晶胞。 的热膨胀系数的热膨胀系数随着掺杂量的增大而增大，增大浓度与其中的氧空位浓度 呈正比。因在发生正交到斜方晶系的物相结构转变而产生大的收缩。 通过掺杂和，可将收缩降至很低。 的机械性能室温下，的弯曲强度随掺杂量的增加而降低，因为的离子半径为，而的离子半径仅为，这种离子半径差异 会导致晶胞参数的增大，进而造成机械强度的下降。 SOFC 研究前景研究前景 经过几十年的研究,SOFC 技术已经取得了很大的进步,但仍然有许多关键性的问题需要解决。 首先是降低 SOFC 的工作温度,这就要求制备薄且致密的电

9、解质以降低电池的内阻,并开发中 低温下电导率高的新型材料。 其次是开发与电解质相匹配且电子和离子电导率高的新型电极,目前主要的研究工作是改进 制备工艺和对已有电极材料进行掺杂改性,或开发新的材料体系。 再者为了使低成本的碳氢燃料得到广泛的应用,解决积碳问题也是非常重要的方面。通过对 已有的阳极材料进行稀土元素的掺杂已取得了一定的成果,但仍需进一步的研究。 染料敏化太阳电池染料敏化太阳电池 染料敏化电池染料敏化电池 1 利用与叶绿素进行光感应电子移动机理类似的电子移动方式的发电装置利用与叶绿素进行光感应电子移动机理类似的电子移动方式的发电装置 进行发电进行发电 2 模仿光合作用原理，研制出来的一

10、种新型太阳电池模仿光合作用原理，研制出来的一种新型太阳电池 将纳米二氧化钛烧结在导电玻璃上，再将光敏染料镶嵌在多孔纳米二氧化钛表面形成工作 电极，在工作电极和对电极（通常为担载了催化量铂或者碳的导电玻璃）之间是含有氧化 还原物质对(常用 I2 和 I-)的液体电解质，它浸入纳米二氧化钛的孔穴与光敏染料接触。在 入射光的照射下，镶嵌在纳米二氧化钛表面的光敏染料吸收光子，跃迁到激发态，然后向 二氧化钛的导带注入电子，染料成为氧化态的正离子，电子通过外电路形成电流到对电极， 染料正离子接受电解质溶液中还原剂的电子，还原为最初染料，而电解质中的氧化剂扩散 到对电极得到电子而使还原剂得到再生，形成一个完

11、整的循环 高性能的敏化剂需要具有以下特点： (1) 能紧密吸附在 TiO2 表面，要求染料分子中含有羧基、羟基等极性基团； (2) 对可见光的吸收性能好，在整个太阳光光谱范围内都应有较强的吸收； (3) 染料分子应该具有比电解质中的氧化还原电对更正的氧化还原电势； (4) 染料在长期光照下具有良好的化学稳定性，能够完成 108 次循环反应应 (5) 染料的氧化态和激发态要有较高的稳定性； (6)激发态能级与 TiO2 导带能级匹配，激发态的能级高于 TiO2 导带能级，保证电子的快速 注入； (7) 染料分子能溶解于与半导体共存的溶剂。 金属钌（Ru）的联吡啶配合物系列、金属锇（Os）的联吡啶

12、配合物系列、酞菁和菁类系列、 卟啉系列、叶绿素及其衍生物等都可作为光敏化染料。 染料敏化太阳电池的制作主要分为五个步骤 第一步：二氧化钛膜的制备 第二步：利用天然染料把二氧化钛膜着色 第三步：制作反电极 第四步：组装电池 第五步：注入电解质第一步：二氧化钛膜的制备 二氧化钛的制备有两种方法：一种方法是：称取适量二氧化钛粉(Degussa P25) 放入研钵中，一边研磨，一边逐渐加 入硝酸或乙酸(pH 值为 3 4) ，研磨均匀。另一种方法是：取适量二氧化钛粉，加入乙酰丙酮水溶液，然后边研磨边逐渐加入水 使之研磨均匀。 二氧化钛浆料制备 待二氧化钛薄膜自然凉干后，再撕去胶带，放入炉中，在 450

13、下保温 半小时。可选用电热枪或管式炉，也可用酒精灯或天然气灯在有支撑下加热 10min。然后 让其自然冷却至室温，储存备用。 烧结后得到二氧化钛膜。其类似于类囊体膜，呈多孔状， 多孔膜有利于吸收太阳光和收集电子。 第二步：利用天然染料把二氧化钛膜着色 在新鲜的或冰冻的黑莓、山莓和石榴籽上滴 34 滴水，再进行挤压、过滤，即可得到我们 所需要的初始染料溶液；也可以把 TiO2 膜直接放在已滴过水并挤压过的浆果上，或在室 温下把 TiO2 膜浸泡在红茶(木槿属植物) 溶液中。有些水果和叶子也可以用于着色。如果 着色后的电极不立即用，必须把它存放在丙酮和脱植基的叶绿素混合溶液中。 第三步：制作反电极

14、 电池既需要光阳极，又要一个对电极才能工作。对电极又叫反电极。 取与正电极相同大小 的导电玻璃，利用万用表判断玻璃的导电面（利用手指也可以作出判断，导电面较为粗糙） 。 把非导电面标上+，然后石墨棒或软铅笔在整个反电极的导电面上涂上一层碳膜。这层碳 膜主要对 I-和 I3-起催化剂的作用。整个面无需掩盖和贴胶带。因而整个面都可以涂上一层 催化剂。可以通过把碳膜在 450下烧结几分钟来延长电极的使用寿命。电极必须用乙醇 清洗，并烘干。也可以利用化学方法沉积一层通明的、致密的铂层来代替碳层作为反电极。第四步：组装电池 小心地把着色后的电极从溶液中取出，并用水清洗。烘干之前再用乙醇或异丙醇清洗一下， 以确保将着色后的多孔 TiO2 膜中的水份除去。把烘干后的电极的着色膜面朝上放在桌上， 再把涂有催化剂的反电极放在上面，把两片玻璃稍微错开，以便于利用未涂有 TiO2 的电 极部分和反电极作为电池的测试用。 第五步：注入电解质 用两个夹子把电池夹住，再滴入两滴含碘和碘离子的电解质溶液，由于毛细管原理，电解 质很快在两个电极间均匀扩散。 2、解决能源危机的办法 新能源的开发利用与节能）1、新能源的开发利用（开源）2、节能（节流） 太阳能资源的优点 1、总量最大 取之不尽，用之不竭 2、分