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1、.-锂电池原理与工艺复习第一章化学电源的原理及类别一、电池术语与及使用根本常识1、电池的容量可以分为理论容量、额定容量、实际容量；2、理论容量 是把活性物质的质量按法拉第定律运算而得的最高理论值；为了比拟不同系列的电池，常用比容量的概念， 即单位体积或单位质量电池所能给出的理论电量，单位为Ah/kgmAh/g 或 Ah/LmAh/cm3；3、实际容量 是指电池在肯定条件下所能输出的电量；它等于放电电流与放电时间的乘积，单位为 Ah，其值小于理论容量；4、额定容量 也叫保证容量，是按国家或有关部门公布的标准，保证电池在肯定的放电条件下应当放出的最低限度的容量；5、电池阻包括欧姆阻 和极化阻 ，极
2、化阻又包括电化学极化与浓差极化；6、终止电压 Cut-off discharge voltage指电池放电时，电压下降到电池不宜再连续放电的最低工作电压值；7、开路电压 Open circuit voltage OCV 电池不放电时，电池两极之间的电位差被称为开路电压；8、放电深度 Depth of discharge DOD 在电池使用过程中，电池放出的容量占其额定容量的百分比，称为放电深度；9、过放电 Over discharge电池假设是在放电过程中，超过电池放电的终止电压值，仍连续放电时就可能会造成电池压上升，正、负极活性物质的可逆性遭到损坏，使电池的容量产生明显削减；10、 过充电
3、Over charge电池在充电时，在到达布满状态后，假设仍连续充电，可能导致电池压上升、电池变形、漏夜等情形发生，电池的性能也会显著降低和损坏；11、 能量密度 Energy density电池的平均单位体积或质量所释放出的电能；. word.zl-12、自我放电 Self discharge电量缺失的现象；池不管在有无被使用的状态下，由于各种缘由，都会引起其电13、放电平台 锂离子电池完全充电后，放电至 3.6V 时的容量记为C1，放电至 3.0V 时的容量记为 C0， C1/C0 称为该电池之放电平台行业标准1C 放电平台为70%以上14、 充电循环寿命Cycle life 电池在完全充
4、电后完全放电，循环进展，直到容量衰减为初始容量的 75%，此时循环次数即为该电池之循环寿命；15、化成 ：电池制造后，通过肯定的充放电方式将其部正负极物质激活，改善电池的充放电性能及自放电、储存等综合性能的过程称为化成，电池只有经过化成后才能表达真实性能；16、分容： 电池在制造过程中，因工艺缘由使得电池的实际容量不行能完全一样，通过肯定的充放电制度检测，并将电池按容量分类的过程称为分容17、 快速充电： 充电电流大于0.2C，小于 0.8C 那么是快速充电；18、 慢速充电： 充电电流在0.1C-0.2C 之间时，我们称为慢速充电；19、 涓流充电： 充电电流小于0.1C 时，我们称为涓流充
5、电；20、 超高速充电：充电电流大于0.8C 时，我们称之为超高速充电；21、恒流充电方式：恒流充电法是保持充电电流强度不变的充电；方法，恒流充电器通常使用慢速充电电流；22、 快速自动充电方式：通常所使用的是余弦法充电，也就是说并非用恒定的大电流充电，而是像余弦波那样电流强度随之变化，这样能缓解热量的积聚，从而将温度掌握在肯定围；23、脉冲式充电法： 脉冲充电方式第一是用脉冲电流对电池充电，然后让电池停充一段时间， 如此循环；24、 充电时间 小时 = 充电电池容量mAh/ 充电电流 mA*1.5 的系数25、电池的比能量：单位体积或单位质量电池所放出的能量称比能量，前者称体积比能量或能量密
6、度 Wh/L ，后者称质量比能量Wh/kg ；26、 理论比容量的运算：C3.6 M26.8 . n .M其次章锂离子电池的原理、特点及技术一、锂离子电池工作原理nF1000正极：LiCoO 2Li1x CoO2xLixe负极： 6CxLixeLi xC6总反响：LiCoO 26CLi1x CoO2Li xC6二、 锂离子电池的主要优点如下：重量能量密度大Wh/kg 、循环寿命长、单体额定电压高、自放电率小、平安性高、可快速充放电、无环境污染，绿色电池；三、 锂离子电池的主要缺点如下：阻高、电压变化大、本钱高、需爱护电路、难替代、操作环境要求高、资源有限，回收利用难度大；第三章正极材料的类别、
7、性能及储锂原理一、层状正极材料LiCoO2 、三元1、 LiCoO 21理论比容量275mAh/g ；2工作区间：锂脱出量0.5，工作平台位于3.6V，比容量 137 mAh/g ，循环性能好，当锂脱出量 0.5 时，构造不稳固，需要充电爱护；3存在的主要问题：实际比容量与理论值275 mAh/g 有较大差距；资源匮乏，本钱高；有肯定毒害；4主要解决方法：利用Ni 、Al 等元素掺杂替代，稳固构造，提高电位和比容量，降低本钱；5LiCoO2 的改性缘由：层状LiCoO2 在充放电循环过程中受到不同程度的破坏，导致严峻的应变和缺陷密度增加，发生容量衰减；从层状构造转变为立方尖晶石构造；方法：掺杂
8、： B、Al、Mg、Ni 、Cr、Mn、Cu、Sn、Zn 等和包覆：MgO 、 LiMn2O4 、 SnO、Al2O3 、TiO2 、ZrO2 等；2、 LiNiO 2（1） 具有与LiCoO2 一样的构造，理论比容量为274mAh/g ，实际可到达180mAh/g 以上， 远高于 LiCoO2 ，不存在过充电现象，并具有价廉、无毒，等优点；（2） 存在的主要问题：制备困难；构造不稳固，易生成Li1-yNi1+yO2 ；使得局部Ni位于 Li 层中，降低了Li 离子的扩散效率和循环性能；3、 LiN 1 y iCo yO21LiN 1 yiCo y O2 与 LiNiO2 和 LiCoO2 一
9、样，具有 -NaFeO2 型层状构造R-3m 空间群，理论容量为275 mAh/g ，作为锂离子电池正极材料兼有LiNiO2和 LiCoO2 的优点，比容量高，循环性能好，价格廉价，污染小，制备简洁等；【层状镍锰二元材料：LiNi 0.5 Mn0. 5O2 中 Mn 以Mn 4形式存在，充放电过程中，锰不参与电化学反响， 起到稳固材料晶体构造的作用，具有优良的电化学性能但是该材料合成困难， 在合成中由于存在杂相而影响材料性能】4、三元材料LiNi x Coy Mn zO2 1特点：优点：比容量高、循环寿命长、平安性能好、价格低廉；缺点：平台相对较低、首次充放电效率低；2三元协同效应：Co，削减
10、阳离子混合占位，稳固层状构造；Ni ，可提高材料的容量； Mn，降低材料本钱，提高平安性和稳固性； 3 目 前 商 业 化 三 元 系 列 材 料 ：LiNi 1 / 3 Co1 / 3Mn1 / 3O2 、LiNi 0.4Co0.2 Mn 0.4 O2 、LiNi 0. 5Co0.2 Mn0 .3O24 LiNi 1/ 3 Co1 / 3 Mn1 / 3 O2 三元材料的性质-NaFeO2 型构造， 六方晶系， O2 立方密积累构成构造骨架，Li与过渡金属离子占据八面体间隙位；可发生Ni2+/Ni3+、 Ni3+/Ni4+和 Co3+/Co4+ 的氧化复原反响，而Mn处于稳固的 +4 价，并
11、不参与反响，Ni2+ 与 Co3+ 被完全氧化至 +4 价时，其理论比容量约为277 mAh/g； 锂脱出量过高时，晶格氧逃逸三元材料分解，生成新相MO2 ； LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2具有和 LiCoO2特别相像的 -NaFeO2 层状构造， 其中过渡金属元素Co、Ni 、Mn 分别以 +3 、+2 、+ 4价态存在；LiNi 1/ 3Co1/ 3 Mn1/ 3 O2 在不同温度及倍率下构造变化较小，所以材料具有很好的稳固性；LiNi 1/ 3Co1/ 3 Mn1/ 3 O2 由于采纳镍锰取代价格昂贵的钴，使材料具有相对低廉的价格；（5） LiNi0.4 Co0.2 Mn0 .4
12、 O2 三元材料的性质LiNi 0.4Co0.2 Mn0.4O2 与 LiNi 1/ 3Co1/ 3Mn1/ 3O2 属于一个系列的三元正极材料，镍钴锰价态分别是 +2 ， +3 ， +4 ；由于降低了钴含量，增加了锰含量，使产品更具有本钱优势；当然钴含量低的情形下，材料的稳固性会有所下降，材料的倍率性能和循环性能有待进一步提高；（6） LiNi0.5 Co0.2 Mn0 .3O2 三元材料的性质LiNi 0.5Co0.2 Mn0.3O2 与 LiNi 1/ 3Co1/ 3Mn1/ 3O2 相比具有更高的镍含量，可以使材料的克容量发挥的更高，提高电池的体积能量密度，是目前用量很大的三元材料；（
13、7） 三元材料电化学性能的主要缺点：循环性能差：高截止电压下材料的构造稳固性降低，电解液发生氧化复原反响；倍率性能较差：电子导电率较低；解决方法：外表包覆爱护电极和削减副反响元素掺杂增强材料的构造稳固性提高电子和Li的扩散速率（8） 离子掺杂改性：锂离子电池的输出功率与材料中的电子电导及锂离子的离子电导都有直接关系，所以以不同手段提高电子电导及离子电导是提高材料的关键；（9） 外表包覆改性：用金属氧化物Al2O3 ， ZnO ， ZrO2 等修饰三元材料外表，使材料与电解液机械分开，削减材料与电解液副反响，抑制金属离子的溶解，优化材料的循环性能；同时外表包覆仍可以削减材料在反复充放电过程中材料构造的坍塌，对材料的循环性能是有益的；二、尖晶石正极材料LiMnO 2 、LiNi 0.5 Mn1. 5O4 1、 LiMn 2O4（1） 存在的主要问题：构造热稳固性差，易形成氧缺位，使得循环性能较差；（2） LiMn2O4正极材料的缺点：循环寿命低，特殊在高温条件下55-60；储备，产生容量衰减，特殊在高温下储存；容量低，不适合手机和笔记本电池的要求；在循环过程中，容量常发生快速衰减；（3） 锰酸锂的衰减机理和计策：机理：HF 和H 2O Mn 2溶解 Mn 在负极沉积； 溶解的锰堵塞负极微孔，锂离子无法嵌入，沉积在铜箔和负极界面上，产生脱粉现象，负极材
