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文档简介
研究背景Researchbackground能源危机Energycrisis
石油枯竭:现在已经探明的大概为1万1500亿桶。虽然这比前两年的估计数字增长了10%,但以目前的开采速度计算,地球上的石油储量只够满足全世界石油消费需要41年。
据美国能源部门估计,今后20年内,世界石油还能供求平衡,但20年后就要面临缺油的局面。
据美国《华尔街日报》最新的统计资料,按照目前的开采速度,世界原油2002年已探明储量还可以开采40.6年。
加州技术学院的物理学者D·古登斯坦在接受美国有线新闻网的财经杂志采访时说:“在未来的10到20年里可能会出现(石油短缺)。”他补充道:“或许,这种短缺已经开始了。”第一页,共二十五页。
环境污染Environmentalpollution传统的化石燃料储量有限,面临枯竭;使用基本上是通过燃烧,燃烧会释放SO2、氮的氧化物NOx及CO2等大气污染物,造成酸雨和温室效应。第二页,共二十五页。汽车尾气排放的主要污染物为一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)、氮氧化物(NOx)、铅(Pb)等。
VehiclesproducethemainpartofpollutantinatmospheresuchasCO,hydrocarboncompounds,NOx,Pbandsoon.身边的污染——汽车Pollutionaroundus—vehicles第三页,共二十五页。锂离子电池的优点
Theadvantagesoflithiumionbatteries比能量高highpowerdensity工作电压高highrate自放电率低lowselfdischarge
循环寿命长longcyclelife无污染lowpollution
安全性能好goodsafetycharacteristics
第四页,共二十五页。应用ApplicationmobilephonesElectricbicyclesPowertoolsElectrictoysMininglamps,emergencylampsVacuumcleaner第五页,共二十五页。锰资源丰富abundantMnresource价格低廉lowcost
环保lowpollution
安全safety高倍率highrateLiMn2O4的特点
Theadvantagesoflithiummanganeseoxidecathode不利因素Problemstoberesolved:比容量较低relativelylowenergydensity循环寿命较短shortcyclelife高温充放电循环过程中容量衰减快significantcapacityfadingunderhightemperature第六页,共二十五页。Mn溶解的发生Mndissolutionoccurrence
充电Charge:放电时正好相反。Dischargeisjustopposite.LiMn2O4示意图SchematicdiagramofLiMn2O4第七页,共二十五页。改进措施Improvement正极Cathode
表面包覆Surfacecoating添加金属离子Elementdoping(forexample,Ni、Fe、Co、Al、Si、Ti、Mo、La、Bi、Nb、Zn、Crandsoon)引入晶粒生长促进剂和界面能调节剂Addingcrystalgrowthaccelerantandinterfacialenergyregulator电解液Electrolytesolution不同功能添加剂Functionaladditives负极Anode合金与碳相混合Alloyanodesmixedwithcarbon第八页,共二十五页。XRDXRDpatternsofModifiedLiMn2O4andLiMn2O4
第九页,共二十五页。SEMSEMgraphofLiMn2O4SEMgraphofdopedLiMn2O4第十页,共二十五页。SEMgraphofcoatedLiMn2O4第十一页,共二十五页。锰酸锂高温(60℃)溶解试验
LiMn2O4hightemperature(60℃)dissolutionexperiment
锰酸锂类型电解液中溶解Mn的含量(μg/mL)LiMn2O4257.69ModifiedLiMn2O4144.50第十二页,共二十五页。电解液Electrolyte
电解液是锂离子电池的重要组成部分,它与正负极材料的相容性好坏,对电池性能有很大的影响。
Electrolyteisthemainpartoflithiumionbatteries,anditscompatibilitywithcathodeoranodematerialshasgreatlyinfluencedonthebatteryperformance.与电解质相容性影响因素包括:正极表面膜的稳定性、电解液组分的氧化分解和LiMn2O4在电解液中溶解。第十三页,共二十五页。电解液组分氧化:Electrolyteoxidation
LiMn2O4高温分解:
LiMn2O4decompositionathightemperature
第十四页,共二十五页。LiMn2O4在电解液中溶解:
LiMn2O4dissolutioninelectrolyte
痕量酸作用下,LiMn2O4发生歧化反应:ThedisproportionreactionofLiMn2O4intraceamountacids第十五页,共二十五页。添加剂Additives
控制HF含量添加剂:AdditivesfordecreasingHF可以降低HF的含量,阻止其对电极的破坏和对LiPF6分解的催化作用,提高电解液的稳定性,从而改善电池性能。乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺等胺类化合物、N,N-二环己基碳化二亚胺、N,N-二异丙基碳化二亚胺等碳化二亚胺、吡啶、六甲基磷酰胺
正极成膜添加剂:Membrane-formingadditives在活性物质表面发生了氧化和电聚合反应,形成覆盖在电极表面的导Li性和导电性薄膜。联苯(BP)、二苄(DBZ)、N-甲基吡咯(MPL)、噻吩(TPN)等,如芳香族化合物(BP,DBI,DPE等)第十六页,共二十五页。LiMn2O4在改性电解液中的电化学性能
ElectrochemicalperformanceofLiMn2O4inmodifiedelectrolyteDischargecurvesofLiMn2O4inmodifiedelectrolyteandnormaleletrolyte第十七页,共二十五页。改性LiMn2O4的倍率放电特性
RatedischargepropertyofmodifiedLiMn2O4DischargeprofilesofLiMn2O4/graphiteandModifiedLiMn2O4/graphiteLi-ionbatteriesatvariousdischargingratesbetween3.0-4.2V;chargerateisfixedat1C第十八页,共二十五页。CyclicperformanceofModifiedLiMn2O4/CLi-ionbatteriesat10C(3.0-4.2V)第十九页,共二十五页。CyclicperformanceofModifiedLiMn2O4/CLi-ionbatteries(3.0-4.2V)第二十页,共二十五页。CyclicperformanceofModifiedLiMn2O4/CLi-ionbatteries(3.0-4.2V)第二十一页,共二十五页。CyclicperformanceofModifiedLiMn2O4/CLi-ionbatteries(3.0-4.2V)第二十二页,共二十五页。改性LiMn2O4的高温循环性能
ElectrochemicalperformanceofmodifiedLiMn2O4athightemperature
Thehigh-temperatureperformanceofModifiedLiMn2O4/CLi-ionbatteriesat1Ccharge/dischargeratein3.0-4.2V第二十三页,共二十五页。Thehigh-temperatureperformanceof
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