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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划锂离子电池材料,ppt锂离子电池单体锂电池锂离子电池是一种充电电池，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，Li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电池时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。一般采用含有锂元素的材料作为电极的电池，是现代高性能电池的代表。简介锂系电池分为锂电池和锂离子电池。手机和笔记本电脑使用的都是锂离子电池，通常人们俗称其为锂电池，而真正的锂电池由于危险性大，很少应用于日常电子产品。锂离子电池容易与下面两种电池混
2、淆：笔记本电脑锂离子电池锂电池：以金属锂为负极。锂离子聚合物电池：用聚合物来凝胶化液态有机溶剂。或者直接用全固态聚合物电解质。锂离子电池一般以石墨类碳材料为负极。发展历史早期锂电池锂离子电池(Li-ionBatteries)是锂电池发展而来。所以在介绍Li-ion之前，先介绍锂电池。举例来讲，以前照相机里用的扣式电池就属于锂电池。锂电池的正极材料是二氧化锰或亚硫酰氯，负极是锂。电池组装完成后电池即有电压不需充电。这种电池也可以充电，但循环性能不好，在充放电循环过程中容易形成锂结晶，造成电池内部短路，所以一般情况下这种电池是禁止充电的。2炭材料锂电池后来，日本索尼公司发明了以炭材料为负极，以含锂
3、的化合物作正极的锂电池，在充放电过程中，没有金属锂存在，只有锂离子，这就是锂离子电池。摇椅式电池我们通常所说的电池容量指的就是放电容量。在Li-ion的充放电过程中，锂离子处于从正极负极正极的运动状态。Li-ionBatteries就像一把摇椅，摇椅的两端为电池的两极，而锂离子就象运动员一样在摇椅来回奔跑。所以Li-ionBatteries又叫摇椅式电池。发展时间点1970年代埃克森的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)的和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
4、。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、等人发现锰尖晶石是优良的正极材料，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，和发现采用聚合阴离子的正极将产生更高的电压。1992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。此类以钴酸锂作为正极材料的电池，至今仍是便携电子器件的主要电源。1996年Padhi和Goodenough发现具有橄榄石结构的磷酸盐，如
5、磷酸铁锂(LiFePO4)，比传统的正极材料更具安全性，尤其耐高温，耐过充电性能远超过传统锂离子电池材料。因此已成为当前主流的大电流放电的动力锂电池的正极材料。综观电池发展的历史，可以看出当前世界电池工业发展的三个特点，一是绿色环保电池迅猛发展，包括锂离子蓄电池、氢镍电池等；二是一次电池向蓄电池转化，这符合可持续发展战略；三是电池进一步向小、轻、薄方向发展。在商品化的可充电池中，锂离子电池的比能量最高，特别是聚合物锂离子电池，可以实现可充电池的薄形化。正因为锂离子电池的体积比能量和质量比能量高，可充且无污染，具备当前电池工业发展的三大特点，因此在发达国家中有较快的增长。电信、信息市场的发展，特
6、别是移动电话和笔记本电脑的大量使用，给锂离子电池带来了市场机遇。而聚合物锂离子电池以其在加工性能、质量、材料价格等方面的独特优势，将逐步取代液体电解质锂离子电池，而成为锂离子电池的主流。聚合物锂离子电池被誉为“21世纪的电池”，将开辟蓄电池的新时代，发展前景十分乐观。3组成部分钢壳/铝壳/圆柱/软包装系列：正极活性物质一般为锰酸锂或者钴酸锂，镍钴锰酸锂材料，电动自行车则普遍用镍钴锰酸锂或者三元+少量锰酸锂，纯的锰酸锂和磷酸铁锂则由于体积大、性能不好或成本高而逐渐淡出。导电集流体使用厚度10-20微米的电解铝箔。隔膜一种经特殊成型的高分子薄膜，薄膜有微孔结构，可以让锂离子自由通过，而电子不能通过
7、。负极活性物质为石墨，或近似石墨结构的碳，导电集流体使用厚度7-15微米的电解铜箔。有机电解液溶解有六氟磷酸锂的碳酸酯类溶剂，聚合物的则使用凝胶状电解液。电池外壳分为钢壳、铝壳、镀镍铁壳、铝塑膜等，还有电池的盖帽，也是电池的正负极引出端。主要种类根据锂离子电池所用电解质材料的不同，锂离子电池分为液态锂离子电池(LiquifiedLithium-IonBattery，简称为LIB)和聚合物锂离子电池(PolymerLithium-IonBattery，简称为PLB)。锂离子电池(Li-ion)可充电锂离子电池是目前手机、笔记本电脑等现代数码产品中应用最广泛的电池，但它较为“娇气”，在使用中不可过
8、充、过放(会损坏电池或使之报废)。因此，在电池上有保护元器件或保护电路以防止昂贵的电池损坏。锂离子电池充电要求很高，要保证终止电压精度在1%之内，各大半导体器件厂已开发出多种锂离子电池充电的IC，以保证安全、可靠、快速地充电。手机基本上都是使用锂离子电池。正确地使用锂离子电池对延长电池寿命是十分重要的。它根据不同的电子产品的要求可以做成扁平长方形、圆柱形、长方形及扣式，并且有由几个电池串联并联在一起组成的电池组。锂离子电池的额定电压，因为材料的变化，一般为，磷酸铁锂正极的则为。充满电时的终止充电电压一般是，磷铁。锂离子电池的终止放电电压为(电池厂给出工作电压范围或给出终止放电电压，各参数略有不
9、同，一般为，磷铁为)。低于继续放电称为过放，过放对电池会有损害。钴酸锂类型材料为正极的锂离子电池不适合用作大电流放电，过大电流放电时会降低放电时间(内部会产生较高的温度而损耗能量)，并可能发生危险；但磷酸铁锂正极材料锂电池，可以以20C甚至更大的大电流进行充放电，特别适合电动车使用。因此电池生产工厂给出最大放电电流，在使用中应小于最大放电电流。锂离子电池对温度有一定要求，工厂给出了充电温度范围、放电温度范围及保存温度范围，过压充电会造成锂离子电池永久性损坏。锂离子电池充电电流应根据电池生产厂的建议，并要求有限流电路以免发生过流(过热)。一般常用的充电倍率为1C。在大电流充电时往往要检测电池温度
10、，以防止过热损坏电池或产生爆炸。锂离子电池充电分为两个阶段：先恒流充电，到接近终止电压时改为恒压充电。例一种800mAh容量的电池，其终止充电电压为。电池以800mA(充电率为1C)恒流充电，开始时电池电压以较大的斜率升压，当电池电压接近时，改成恒压充电，电流渐降，电压变化不大，到充电电流降为1/10-50C(各厂设定值不一，不影响使用)时，认为接近充满，可以终止充电(有的充电器到1/10C后启动定时器，过一定时间后结束充电)。工作状态和效率锂离子电池能量密度大，平均输出电压高。自放电小，好的电池，每月在2%以下。没有记忆效应。工作温度范围宽为-2060。循环性能优越、可快速充放电、充电效率高
11、达100%，而且输出功率大。使用寿命长。不含有毒有害物质，被称为绿色电池。工作原理当对电池进行充电时，电池的正极上有锂离子生成，生成的锂离子经过电解液运动到负极。而作为负极的碳呈层状结构，它有很多微孔，达到负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中，嵌入的锂离子越多，充电容量越高。同样，当对电池进行放电时，嵌在负极碳层中的锂离子脱出，又运动回正极。回正极的锂离子越多，放电容量越高。离子电池原理图4一般锂电池充电电流设定在至1C之间，电流越大，充电越快，同时电池发热也越大。而且，过大的电流充电，容量不够满，因为电池内部的电化学反应需要时间。就跟倒啤酒一样，倒太快的话会产生泡沫，反而不满。对电池来说，正常使
12、用就是放电的过程。锂电池放电需要注意几点：第一，放电电流不能过大，过大的电流导致电池内部发热，有可能会造成永久性的损害。在手机上，这个倒是没有问题的，可以不考虑。第二，绝对不能过放电！锂电池最怕过放电，一旦放电电压低于，将可能导致电池报废。好在手机电池内部都已经装了保护电路，电压还没低到损坏电池的程度，保护电路就会起作用，停止放电。从图上可以看出，电池放电电流越大，放电容量越小，电压下降更快。作用机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
13、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。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”。化学解析锂电池的种类、材料及前景摘要随着社会的进步，人们对能源的需求越来越大，对高比能量的电池有越来越高的要求。这种情况下，锂电池成为了十分好的选择。本文简要叙述了锂电池的发展；介绍了锂电池的种类，正负极材料，电解液的选择；着重介绍了锂离子电池的工作原理及材料使用；同时对锂空气电池技术作了简述。关键词锂电池，锂离子电池，材料，种类，工作原理，前景，锂空气电池1概述随着社会的进步发展，人类所需要的能量越来越多，传统的化石能源不仅不能
14、再生，过多的使用加剧了环境的恶化。虽然现在的能源结构基本构建在化石燃料的基础之上，但人们也已了解到充分利用风能、太阳能等可再生能源的重要性。然而这些能源作用不连续，需要有能量贮存器，电池作为一种将电能以化学能形式储存起来的的装置是十分合适的。尤其是二次电池，在现代人的手机、手表乃至汽车里都有应用。电池在几十年的发展中，性能在逐渐优化，这其中比能量高是人们不断追求的目标。由于在所有的金属中锂比重很小(M=/mol)、电极电势极低(标准电极电势-)，它是能量密度极大的金属，锂电池体系理论上能获得最大的能量密度，因此它顺理成章地进入了研究者们的视野。2锂电池的种类锂电池又分为锂一次电池与锂二次电池，
15、与1912年由GilbertN.Lewis第一次提出，将人们的视线引向了活泼金属电池上。在锂二次电池的基础上，又发展起来锂离子电池。大致发展历程如图1。图1锂离子发展示意图图2锂电池的种类下面介绍几种发展较为成熟的锂一次电池。Li-MnO2电池Li-MnO2电池是锂电池中应用较多的一种有机电解质电池，一般做成钮扣型或圆柱形，开路电压为，负荷电压为，比能量可达200Wh/kg和500Wh/L，常温下电池储存寿命超过10年，且储存和放电过程中无气体放出，安全性能好。(-)LiLiClO4,PC+DMGMnO2(+)-+负极反应：Li-eLi+-正极反应：MnO2+Li+eMnOOLi电池反应：Li+MnO2MnOOLi+按照上述反应，Li-MnO2放电时负极锂生成Li进入电解质溶液，正极二氧化锰得电子还原成三价锰，同时，锂离子进入二氧化锰晶格中形成MnO2(Li)，即MnOOLi。这类电池主要用于低倍率放电。其能量比约为铅酸蓄电池的5到7倍。电池储存和放电过程中无气体放出，自放电小，不会因活性物质分解引起电池内压增大。中小容量的电
