电化学原理读书报告

1、锂电池锂电池是一种以锂金属或锂合金为负极材料，使用非水电解质溶液的一次电池， 与可充电电池锂离子电池跟锂离子聚合物电池是不一样的。锂电池的发明者是 爱迪生。由于锂金属的化学特性非常活泼，使得锂金属的加工、保存、使用，对环境要求非常高。所以，锂电池长期没有得到应用。随着二十世纪末 微电子技术 的发展，小型化的设备日益增多，对电源提出了很高的要求。锂电池随之进入了大规模的实用阶段。锂电池（Lithium battery ）是指电化学体系中含有锂（包括金属锂、锂合金和锂离子、锂聚 合物）的电池。锂电池大致可分为两类：锂金属电池和锂离子电池。锂金属电池通常是不可充电的，且内含金属态的锂。锂离子电池不含

2、有金属态的锂，并且是可以充电的。电池化学反应原理锂金属电池锂金属电池是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。最早出现的锂电池使用以下反应：Li+MnO2=LiMnO2 ,该反应为氧化还原反应，放电。正极上发生的反应为LiCoO2=充电=Li1-xCoO2+XLi+Xe（ 电子）负极上发生的反应为6C+XLi+Xe=LixC6电池总反应：LiCoO2+6C=Li1-xCoO2+LixC6锂离子电池正极正极材料：可选的正极材料很多，目前主流产品多采用锂铁磷酸盐。不同的正极材料对昭八、LICQQ23.7 14DnmGLi2Mn20d40 VIDO mAWg：LIF BPO433

3、VI DO fTWWLi2F产 CMF3HflV115正极反应：放电时锂离子嵌入，充电时锂离子脱嵌。充电时：LiFePO4 - Li1 -xFePO4+ xLi+ + xe-放电日Li1-xFePO4 + xLi+ + xe- - LiFePO4负极负极材料：多采用石墨。新的研究发现钛酸盐可能是更好的材料。负极反应：放电时锂离子脱插，充电时锂离子插入。 充电时：xLi+ + xe- + 6C - LixC6放电日L: LixC6 xLi+ + xe- + 6C最早得以应用于心脏起搏器中。锂电池的自放电率极低， 放电电压平缓。使得起植入人体的搏器能够长期运作而不用重新充电。锂电池一般有高于 3.

4、0伏的标称电压，更适合作 集成电路电源。二氧化镒电池，就广泛用于计算器，数位相机、手表中。一1992年Sony成功开发锂离子电池。它的实用化，使人们的行动电话、笔记本、计算器等携带型电子设备重量和体积大大减小。使用时间大大延长。由于锂离子电池中不含有重金属镉，与馍镉电池相比，大大减少了对环境的污染。锂电池通常分两大类：锂金属电池：锂金属电池一般是使用二氧化镒为正极材料、金属锂或其合金金属为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。锂离子电池：锂离子电池一般是使用锂合金金属氧化物为正极材料、石墨为负极材料、 使用非水电解质的电池。锂金属电池的能量密度高， 理论上能达到3860瓦/公斤。但是由于其性质不

5、够稳定而且 不能充电，所以无法作为反复使用的动力电池。而锂离子电池由于具有反复充电的能力，被作为主要的动力电池发展。 但因为其配合不同的元素， 组成的正极材料在各方面性能差异 很大，导致业内对正极材料路线的纷争加大。通常我们说得最多的动力电池主要有磷酸铁锂电池、镒酸锂电池、钻酸锂电池以及三元锂电池（三元馍钻镒）。锂电池负极材料大体分为以下几种：第一种是碳负极材料：目前已经实际用于 锂离子电池 的负极材料基本上都是碳素材料，如人工石墨、天然石墨、中间相碳微球、石油焦、碳纤维、热解树脂碳等。第二种是锡基负极材料：锡基负极材料可分为锡的氧化物和锡基复合氧化物两种。氧化物是指各种价态金属锡的 氧化物。

6、目前没有商业化产品。第三种是含锂过渡金属氮化物负极材料，目前也没有商业化产品。第四种是合金类负极材料：包括锡基合金、硅基合金、错基合金、铝基合金、睇基合金、镁基合金和其它合金，目前也没有商业化产品。第五种是纳米级负极材料：纳米碳管、纳米合金材料。第六种纳米材料 是纳米氧化物材料：目前合肥翔正化学科技有限公司根据2009年锂电池新能源行业的市场发展最新动向，诸多公司已经开始使用纳米氧化钛和纳米氧化硅添加在以前传统的石墨，锡氧化物，纳米碳管里面，极大的提高锂电池的冲放电量和充放电次数。导电涂层导电涂层也称为预涂层，在锂电池行业内通常指涂覆于正极集流体一一铝箔表面的一层导电涂层，涂覆导电涂层的铝箔称

7、为预涂层铝箔或简称涂层铝箔，其最早在电池中的实验可以追溯到70年代，而近几年随着新能源行业，特别是磷酸铁锂电池的发展而风生水起，成 为业内大受欢迎的新技术或 新材料。性能导电涂层在锂电池中能够有效提高极片附着力，减少粘结剂的使用量，同时对于电池的电性能也有显著提升。.接触电阻下降40%.胶黏剂用量降低50%.同倍率下，电池电压平台提升20%.材料与集流体附着力提高 30% ,经过长期循环不会有脱层现象。一、锂电池外壳特性锂，原子序数3,原子量6.941 ,是最轻的碱金属元素。为了提升安全性及电压，科学家们发明了用石墨及钻酸锂等材料来储存锂原子。这些材料的分子结构，形成了纳米等级的 细小储存格子

8、，可用来储存锂原子。这样一来，即使是电池外壳破裂，氧气进入，也会因氧 分子太大，进不了这些细小的储存格，使得锂原子不会与氧气接触而避免爆炸。锂离子电池的这种原理，使得 人们在获得它高容量密度的同时， 也达到安全的目的。 锂 离子电池充电时，正极的锂原子会丧失电子， 氧化为锂离子。锂离子经由电解液游到负极去， 进入负 极的储存格，并获得一个电子，还原为锂原子。放电时，整个程序倒过来。为了防 止电池的正负极直接碰触而短路，电池内会再加上一种拥有众多细孔的隔膜纸，来防止短路。好的隔膜纸还可以在电池温度过高时，自动关闭细孔，让锂离子无法穿越，以自废武功，防止危险发生。锂电池通常有两种外型：圆柱型和方型

9、。电池内部采用螺旋绕制结构，用一种非常精细而渗透性很强的聚乙烯薄膜隔离材料在正、负极问间隔而成。正极包括由钻酸锂（或锲钻钮酸锂、钮酸锂、磷酸亚铁锂等）箔组成的电流收集极。负极由石墨化碳材料和铜箔组成的电流收集极组成。 电池 内充有有机电解质溶液。另外还装有安全阀和 PTC比件（部分圆柱式使用），以 便电池在不正常状态及输出短路时保护电池不受损坏。单节锂电池的电压为3.7V （磷酸亚铁锂正极的为3.2V）,电池容量也不可能 无限大，因此，常常将单节锂电池进行用、并联处理，以满足不同场合的要求。研究与发展前景锂电池广泛应用于水力、 火力、风力和太阳能电站等储能电源系统，邮电通讯的 不间断电源，以及

10、电动工具、电动自行车、电动摩托车、电动汽车、军事装备、航空航天等多个领 域。锂离子电池以其特有的性能优势已在便携式电器如手提电脑、摄像机、移动通讯中得到普遍应用。目前开发的大容量锂离子电池已在电动汽车中开始试用，预计将成为 21世纪电动汽车的主要动力电源之一，并将在人造卫星、 航空航天和储能方面得到应用。随着能源的紧缺和世界的环保方面的压力。锂电现在被广泛应用于电动车行业，特别是磷酸铁锂材料电池的出现，更推动了锂电池产业的发展和应用。超级锂电池刚研发出来的超级锂电池能在短时间迅速充电完成，例如手机充电一般20秒，这种电池有可能加大电池未来的使用领域，例如使用在电动汽车上，使中途充电如加油一般方

11、便。优点：1.能量比较高。具有高储存能量密度，目前已达到 460-600Wh/kg ,是铅酸电 池的约6-7倍；.使用寿命长，使用寿命可达到 6年以上，磷酸亚铁锂为正极的电池 1C （100%DOD ） 充放电，有可以使用 10,000次的记录；.额定电压高（单体工作电压为3.7V或3.2V）,约等于3只馍镉或馍氢 充电电池的串联电压，便于组成电池电源组；.具备高功率承受力，其中电动汽车用的磷酸亚铁锂锂离子电池可以达到15-30C充放电的能力，便于高强度的启动加速；.自放电率很低，这是该电池最突出的优越性之一，目前一般可做到1%/月以下，不到馍氢电池的1/20 ;.重量轻，相同体积下重量约为铅

12、酸产品的1/6-1/5 ;.高低温适应性强，可以在-20 C -60 C的环境下使用，经过工艺上的处理，可以在-45 C 环境下使用；.绿色环保，不论生产、使用和报废，都不含有、也不产生任何铅、汞、镉等有毒有 害重金属元素和物质。.生产基本不消耗水，对缺水的我国来说，十分有利。比能量指的是单位重量或单位体积的能量。比能量用 Wh/kg或Wh/L来表示。Wh是能量的单位，W是瓦、h是小时；kg是千克（重量单位），L是升（体积单位）。缺点.锂原电池均存在安全性差，有发生爆炸的危险。.钻酸锂的锂离子电池不能大电流放电，安全性较差。.锂离子电池均需保护线路，防止电池被过充过放电。4.生产要求条件高，成

13、本高。锂电池纳米级的研究：1大的放电比容量；2好的倍率充放电性能；3较好的循环稳定性；4低廉的原材料等。层状化合物LiV3O 8具有优良的嵌锂能力， 作为锂离子电池正极材料具有比容量高、价格便宜、循环寿命长等优点。LiV3O8电化学性能，如比容量 、循环性能等受不同制备 方法的影响。高温 固相合成。由于烧结过程中锂和V 2O5的挥发很难准确控制反应物的量，另外产物的均一性差、充放电容量和循环性能不令人满意。液相合成法不需高温，方法简单，产物均一性好 ，但反应周期较长，合成产物的放电容量也还有进一步提高的空间。为改善LiV 3O8电化学性能，超声波和微波技术 也被用于电极材料合成中，对材料的掺杂

14、改性更是众 多研究者关心的热点。最近，关于一维纳米结构材料LiV3O8。也成功合成。虽取得了不少进展，围绕锂离子电池正极材料LiV 3O8的各种改进工作仍吸引着人们浓厚的兴趣。采用水热法制备了具有纳米结构的LiV 3O8。，国外已有用该法合成锂电池正极材料引氧化物或复合氧化物的报道，但合成的材料均具有一维结构。样品LiV308。具有较好的电化学可逆性，这说 明Li的嵌入与脱出过程中材料的结构变形不大，不会导致结构坍塌，而阻塞 “的脱嵌，损害材料的可逆性。随着水热反应温度的升高，样品的电荷转移电阻R。也随之减小这也与上面的充放电结果相一致，随着水热温度的升高，首次放电容量也依次增大，电荷转移电阻越小，越有利于Li的可逆脱嵌。物在 1 . 8-3. 8 V范围内，首次放 电比容量达 290 mA h/g, 30周充放电循环后仍有 200 mA h/g以上的容量，具有良好的电化学可逆性。LiV3O8作为锂离子电池正极材料。具有比容量高、价格低等优点，在近二十年受