锂离子电池基本结构ppt课件

1、第四章第四章 锂离子电池基本结构锂离子电池基本结构Li-ion Battery1;.2一、锂离子电池的组成一、锂离子电池的组成电池组成电池组成正极正极LiCoO2 、 LiNiO2 、 LiMn2O4 等等负极负极人造石墨系列、天然石墨系列、焦炭系列等人造石墨系列、天然石墨系列、焦炭系列等电解质电解质有机溶剂电解质（液态）有机溶剂电解质（液态）聚合物电解质（固态、凝胶）聚合物电解质（固态、凝胶）3正极 采用锂化合物（LiCoO2 / LiNiO2 / LiMn2O4 /LiFePO4 等)；负极 采用石墨层间化合物LiXC6；隔膜 聚烯烃微孔膜(PE / PP)；电解液 锂盐的有机溶液（LiP

2、F6+PC /EC/DMC)外壳五金件 铝/钢壳、盖板、极耳、绝缘片4锂离子电池结构示意图锂离子电池结构示意图51、锂离子电池结构、锂离子电池结构正极正极（1）正极物质：活性物质、导电剂（碳黑）、黏结剂 （2）正极集流体：Al箔 （3）正极极耳：Al带组成组成正极极耳：铝带（约0.1mm厚）正极物质：钴酸锂+碳黑+PVDF正极集流体：铝箔（约20m厚)62、锂离子电池结构、锂离子电池结构负极负极（1）负极物质：活性物质、黏结剂 （2）负极集流体：Cu箔 （3）负极极耳：Ni带组成组成负极极耳：镍带（约0.07mm厚）负极物质：石墨+PVDF负极集流体：铜箔（约15m厚)73、锂离子电池结构、锂

3、离子电池结构隔膜隔膜材质材质：单层PE（聚乙烯） 或三层复合PP（聚丙烯）+PE + PP厚度厚度：单层一般为1620m 三层一般为2025m84、锂离子电池结构、锂离子电池结构电解液电解液组成：组成： 锂盐（LiPF6 浓度1mol/L）+ 有机溶剂（PC:EC:DMC=1:1:1）性质性质： 无色透明液体，具有较强吸湿性。应用应用： 只能在干燥环境下使用（如真空干燥的手套箱，环境水分小于20ppm）。 9二、锂离子电池对正、负极材料的要求二、锂离子电池对正、负极材料的要求(1)(1) 具有稳定的层状或隧道的晶体结构具有稳定的层状或隧道的晶体结构(3) (3) 有平稳的电压平台有平稳的电压平

4、台(2) (2) 具有较高的比容量具有较高的比容量(4) (4) 正、负极材料具有高的电位差正、负极材料具有高的电位差(5) (5) 具有较高的离子和电子扩散系数具有较高的离子和电子扩散系数(6) (6) 环境友好环境友好10三、锂离子电池正极材料研究现状三、锂离子电池正极材料研究现状 大多数可作为锂离子电池的活性正极材料是含锂的过渡金属化合物，而且以氧化物为主。 目前已用于锂离子电池规模生产的正极材料为LiCoO2。材料材料名称名称 理论理论比容量比容量 实际实际比容量比容量电位平电位平台台性价比性价比特特 点点LiCoO2274mAh/g140 mAh/g3.7V3性能稳定，高比容量，放电

5、平性能稳定，高比容量，放电平台平稳台平稳LiNiO2274mAh/g170 mAh/g4V2高比容量，价格较低热稳定性高比容量，价格较低热稳定性较差，较差，LiMn2O4148mAh/g120 mAh/g4.2V1低成本，高温循环和存放性能低成本，高温循环和存放性能较差较差11 具有层状结构，理论容量274 mAh/g，实际容量140mAh/g充放电过程中，层状结构易转化为尖晶石结构，高温循环性能差。 改性方法：掺杂（物理方法）、包覆（化学方法） -稳定结构，提高放电容量和循环性能 制备方法：高温固相法、溶胶-凝胶法、水热法。LiCoO2正极材料正极材料12 具有层状结构，理论容量274 mA

6、h/g，实际容量170mAh/g 无过充电现象，且具有价廉、无毒等优点。 热稳定性差，分解温度低，影响其循环性能，且完全纯相的LiNiO2还未合成出。 解决途径：采用溶胶-凝胶法、掺杂、包覆 -稳定结构，提高循环性能LiNiO2正极材料正极材料13 具有尖晶石结构，理论比容量148 mAh/g，实际比容量120 mAh/g。 制约其商品化的瓶颈：高温性能差，容量衰减快。 -充放电过程中，尖晶石结构发生变化 解决途径：掺杂、包覆、采用LiBOB代替LiPF6 LiMn2O4正极材料正极材料14 具有橄榄石型结构，具有层状结构，理论容量274mAh/g，实际容量170mAh/g，原料资源丰富，价格低廉，且无毒对环境友好。 离子和电子电导率低，大电流放电性能不好。 解决途径：加入导电性物质、掺杂、包覆。LiFePO4正极材料正极材料15层状结构材料（层状结构材料（ LiC