锂离子电池固态电解质制备及性能研究【开题报告】

开题报告

应用化学

锂离子电池固态电解质制备及性能研究

一、选题的背景与意义

锂无机固态电解质（ion conductor）又称锂快离子导体（super ion conductor），按其晶体结构分为晶态电解质和非晶态电解质。晶态电解质又称导电陶瓷，目前已研究的有钙钛矿（ABO3）型结构锂离子电解质、NASICON型结构锂离子电解质、LISICON型结构锂离子电解质等；非晶态电解质又称玻璃态电解质，目前已研究的有氧化物玻璃态锂离子电解质、硫化物玻璃态锂离子电解质等[1-5]。其导电机制是，锂无机固态电解质具有载流子，在导电过程中伴随着Li+的迁移，并且导电能力跟温度有密切关系。图1.列举了部分重要的晶态和非晶态无机固态电解质的离子电导率[3]。

图1. 部分重要的晶态和非晶态无机固态电解质的离子电导率的Arrhenius曲线Fig. 1. Arrhenius plot of ionic conductivity of important crystalline and amorphous inorganic solid

lithium ion conductor.

NaA(PO)(A =Ge, Ti and Zr)发现于1968年。这个结构被描述成AO6 NASICON晶体结构IV

243

正八面体和PO4正四面体组成的共价键结构[A2P3O12]-,形成3D相互联系通道和两种分布导电离子间隙位置（M·和M··）。导电离子越过瓶颈从一个位置移动到另一个位置，瓶颈的大小取决于两种间隙位置（M·和M··）的骨架离子性质和载体浓度。结果是，NASICON类型化合物的结构和电化学性质随着骨架组成的不同而变化。比如，在化学通式为LiA’IV2-x A’’IV x(PO4)3的化合物，晶胞参数a 和

LiGe(PO)。通过三价阳离子(Al, Cr, Ga, Fe, c取决于A’IV和A’’IV阳离子大小。已获得的最小晶胞是

243

Sc, In, Lu, Y, La)取代八面体中的Ti4+位置，可以提高陶瓷的烧结性能，降低晶粒边界电阻，提高材

料的导电性[2-5].。庞明杰，王严杰[6] 等采用传统高温固相法研究了Li3-2x(Al1-x Ti x)2(PO4)3系列陶瓷，

单一的LiTi2(PO4)3难于烧结制备，并且离子电导率仅有8.260×10-8 S/cm（298K），掺杂Al的离子电导率明显提高，x=0.8时，离子电导率最大为，1.792×10-6 S/cm（298K）。Aono et al. [7]研究了通过相当减少多孔性，可大大改进了陶瓷中的锂离子电导率。在掺杂Al的陶瓷中，被叫作Li1.3Al0.3Ti

(PO4 )3的化合物(LATP)，被报道具有最佳的锂离子电导率（高达3×10-3S/cm，温度298K）。最近1.7

研究的是化学通式为Li1+x Ti2-x M x(PO4)3(M=Al, Ga, In, Sc)。较小的Al3+阳离子取代Ti4+，较小了NASICON结构的晶胞尺寸，提高三个数量级的离子电导率。Xian Ming Wu[8] etal. 用液相沉积法的制备了Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3，800o C退火30min的薄膜，室温下电化学窗口超过2.4V，离子电导率接近1.57×10-5S/cm。然而，就LLTO而言，NASICON型的材料由于Ti4+易还原，和金属锂很不稳定。

图1.2 LiTi2(PO4)3的晶体结构

Fig1.2 The Structure of the crystalline LiTi2(PO4)3

为制备出成本低、性能好的固态电解质，近年来国内有学者以LiTi2(PO4)3为基，以我国丰富的硅铝酸盐矿物为起始原料合成制备出了一系列性能优良的矿物快离子导体。张玉荣[9] 以LiTi2(PO4)3为基，以福建高岭土(Al4[Si4O10](OH)8)为起始原料合成制备出的Li1+2x+y Al x Yb y Ti2-x-y Si x P3-x O12系列快离子导体，具有R-3C结构，对空气中的H2O、CO2都有很好的稳定性，x=0.1，y=0.3离子电导率最大，为2.94×10-4 S/cm（室温下），并且分解电压在4V以上。张保柱[10] 以LiTi2(PO4)3为基，以山西煤矸石为起始原料合成制备出的Li1+2x+2y Al x Mg y Ti2-x-y Si x P3-x O12系列快离子导体，x=0.1,y≤

0.7;x=0.2,y≤0.6均可得到R-3C结构，x=0.1,y=0.1离子电导率最大，为1.31×10-4 S/cm（室温下）。

锂无机固态电解质应用于锂离子电池，其突出优点是安全性能好、适用温度范围宽、可大电流充放电、制备工艺简单、对环境无污染等。以LiTi2(PO4)3为基，硅铝酸盐矿物为起始原料合成制备出了矿物快离子导体具有NASICON结构，离子电导率高，对空气稳定，材料来源广泛，成本低，有望应用于全固态锂离子电池中。

一、研究的基本内容与拟解决的主要问题：

研究的基本内容：

为制备离子电导率高而成本低的锂离子固态电解质，本文采用浙江三门地区丰富的粘土矿(XRF 分析数据见下表1.3 )为原料，以LiTi2(PO4)3为基，掺杂异价离子（Al, Mg, Si），合成制备了NASICON 型锂离子固态电解质Li1+2x+2y Al x Mg y Ti2-x-y Si x P3-x O12，并进行了XRD测试、红外光谱测试及交流阻抗技术测试分析了材料的结构特征、离子电导率和活化能。

表1.3 浙江三门粘土矿XRF组成分析

Table1.3 The component of The clay mineral located in San men , Zhejiang by XRF

Composition SiO2 Al2O3 Fe2O3 K2O Na2O MgO TiO2

Wt% 69.92 13.97 6.43 4.21 1.97 1.86 0.72

拟解决的主要问题：

本实验旨在制备出性能优良的锂快离子导体，通过掺杂异价离子可以明显提高LiTi2(PO4)3电导率，所以确定掺杂异价离子的种类和配比至关重要。

掺杂离子的种类的选择及配比：掺杂离子的种类和配比直接决定了其在母体晶格中的作用方式、影响材料晶体的三维通道大小、合成物中填隙Li+离子数量及提高离子电导率的能力。掺杂离子的配比等因素目前还缺乏理论指导，只能通过大量细致的实验来进行探索。

二、研究的方法与技术路线：

本项目采用高温固相合成法，以LiM2(PO4)3为基，以三门地区粘土矿为起始原料，掺杂异价离子（Mg、Al等），采用高温固相法来合成快离子导体材料Li1+2x+2y Al x Mg y Ti2-x-y Si x P3-x O12。

1、锂快离子导体Li1+2x+2y Al x Mg y Ti2-x-y Si x P3-x O12的高温固相法合成制备：

将不同的原材料按化学计量数称量，以无水乙醇为介质球磨数小时，在马弗炉内选择适宜的温度下烧结。

2、锂快离子导体Li1+2x+2y Al x Mg y Ti2-x-y Si x P3-x O12的结构表征：

对合成制备出的锂快离子导体Li1+2x+2y Al x Mg y Ti2-x-y Si x P3-x O12进行XRD分析、红外光谱分析，研究其晶体结构特征。

3、锂快离子导体Li1+2x+2y Al x Mg y Ti2-x-y Si x P3-x O12电化学性能测试：

对合成制备出的锂快离子导体Li1+2x+2y Al x Mg y Ti2-x-y Si x P3-x O12进行交流阻抗分析，测定其电导率和活化能。

三、研究的总体安排与进度：

2010.12-2011.3，准备实验器材和药品.，进行初步的实验条件的探索，合成出固体电解质；

2011.3-2011.4，对合成得到的固体电解质进行XRD、IR、交流阻抗分析并对结果进行讨论；2011.4-2011.5 撰写毕业设计论文，准备论文答辩。

五、主要参考文献：

[1] 吴宇平，戴晓兵，马军旗, 等. 锂离子电池应用与实践[M]. 北京: 化学工业出版社, 2004.

[2] 温兆银，朱修剑，许晓雄等. 全固态锂二次电池的研究[C]//第十二届中国固态离子学学术会议论文集. 苏州: [s. n.], 2004。

[3] Phillippe Knauth. Inorganic solid Li ion conductors: An reveiew[J]. Solid State Ionics, 180(2009),911~916.

[4] 郑洪河, 曲群婷, 刘云伟, 徐仲榆.无机固体电解质用于锂及锂离子电池研究进展-Ⅰ锂陶瓷电解质[J]. 电源技术, 2007, 131(5), 349~353.

[5] 郑洪河, 曲群婷, 刘云伟, 徐仲榆. 无机固态电解质用于锂及锂离子蓄电池的研究进展-Ⅱ玻璃态锂无机固态电解质[J]. 电源技术, 2007, 131(12), 1015~1020.

[6] 庞明杰等. 锂快离子导体Li3-2x(Al1-x Ti x)2(PO4)3的合成与表征[J]. 材料科学与工程学报, 2005,

23(5), 545~548.

[7] S.Stramare, V.Thangadurai, W.Weppner, Chem.Mater. 15 , 2003.

[8] Xia Ming Wu, Xin Hai Li, Shao Wei Wang etal. Preparation and characterization of

lithium-ion-conductive Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3 thin films by solution depositon[J]. Thin Solid Films, 2003, 425, 103-107.

[9] 张玉荣. 矿物锂快离子导体及锂离子电池电极材料的合成、表征与应用研究[D]. 福建:福州大学, 2001.

[10] 张保柱. LiSiO4衍生物和NASICON型锂快离子导体的合成与改进及性能研究[D]. 山西:

山西大学, 2006.

锂离子电池固态电解质制备及性能研究【开题报告】

开题报告应用化学锂离子电池固态电解质制备及性能研究一、选题的背景与意义锂无机固态电解质（ion conductor）又称锂快离子导体（super ion conductor），按其晶体结构分为晶态电解质和非晶态电解质。晶态电解质又称导电陶瓷，目前已研究的有钙钛矿（ABO3）型结构锂离子电解质、NASICON型结构锂离子电解质、LISICON型结构锂离子电解质等；非晶态电解质又称玻璃态电解质，目前已研究的有氧化物玻璃态锂离子电解质、硫化物玻璃态锂离子电解质等[1-5]。其导电机制是，锂无机固态电解质具有载流子，在导电过程中伴随着Li+的迁移，并且导电能力跟温度有密切关系。图1.列举了部分重要的晶态和非晶态无机固态电解质的离子电导率[3]。图1. 部分重要的晶态和非晶态无机固态电解质的离子电导率的Arrhenius曲线Fig. 1. Arrhenius plot of ionic conductivity of important crystalline and amorphous inorganic solid lithium ion conductor. NaA(PO)(A =Ge, Ti and Zr)发现于1968年。这个结构被描述成AO6 NASICON晶体结构IV 243 正八面体和PO4正四面体组成的共价键结构[A2P3O12]-,形成3D相互联系通道和两种分布导电离子间隙位置（M·和M··）。导电离子越过瓶颈从一个位置移动到另一个位置，瓶颈的大小取决于两种间隙位置（M·和M··）的骨架离子性质和载体浓度。结果是，NASICON类型化合物的结构和电化学性质随着骨架组成的不同而变化。比如，在化学通式为LiA’IV2-x A’’IV x(PO4)3的化合物，晶胞参数a 和 LiGe(PO)。通过三价阳离子(Al, Cr, Ga, Fe, c取决于A’IV和A’’IV阳离子大小。已获得的最小晶胞是 243 Sc, In, Lu, Y, La)取代八面体中的Ti4+位置，可以提高陶瓷的烧结性能，降低晶粒边界电阻，提高材

锂离子电池固态聚合物电解质研究进展(英文)

邵将等：纺织陶瓷基复合材料力学性能研究进展· 123 · 第35卷第1期锂离子电池固态聚合物电解质研究进展唐子龙1，胡林峰1，张中太1，粟付芃2 (1. 清华大学材料科学与工程系，新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室，北京 100084； 2. 北京城建天宁耐火有限责任公司，北京 100053) 摘要：电解质是制备高功率密度和高能量密度、长循环寿命的锂离子电池的重要材料之一，而聚合物电解质是实现全固态锂离子电池的关键技术。总结近几年来为提高聚合物电解质电导率所作研究的新进展，并提出了今后的研究方向。关键词：固态聚合物电解质；离子电导率；锂离子二次电池中图分类号：TQ172 文献标识码：A 文章编号：0454–5648(2007)01–0123–06 RESEARCH PROGRESS OF SOILD POLYMER ELECTROLYTES FOR LITHIUM ION BATTERIES TANG Zilong1，HU Linfeng1，ZHANG Zhongtai1，SU Fupeng2 (1. State Key Laboratory of New Ceramics and Fine Processing, Department of Materials Science and Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084; 2. Beijing Urban Construction Tianning Fire Protection Co., LTD., Beijing 100053, China) Abstract: Electrolytes are a key material for developing lithium ion batteries with high power and energy density and a long life cycle. Polymer electrolytes are one of the most important materials used in solid state lithium ion batteries. This paper presents a review of new progress in recent years in research to enhance the ionic conductivity of polymer electrolytes. The trend of this development is also reviewed. Key words: soild polymer electrolyte; ionic conductivity; lithium secondary battery Since the lithium secondary battery was first pro-duced by the Sony Corporation in 1990, Lithium secon-dary batteries have rapidly taken over the whole market in high performance rechargeable batteries.[1] Lithium ion secondary batteries are widely used in the electronic prod-ucts, such as mobile telephones, notebook personal com-puters (PCs), and digital cameras. Lithium ion batteries, which have high energy density and safe performance, also have excellent prospects for application in the fields of electric vehicles (EV), hybrid electric vehicles (HEV), aviation technology and high energy storage apparatuses.[2] Compared with other batteries, lithium ion batter-ies have many advantages, such as high discharge volt-age and energy density, good cyclability and no envi-ronment pollution. A schematic diagram of a lithium secondary battery is shown in Fig.1. As the public’s awareness of environmental protection has awakened, research on new green lithium batteries has grown. Electrolytes are the key component for lithium ion bat-teries. However, the application of liquid electrolytes is limited by unsatisfactory safety and cyclability and bad thermodynamic stability. In general, solid polymer elec-trolytes (SPEs) have the advantages such as no leakage of electrolytes, low density, safety, and ease of production. There has been increasing interest in the development of polymer electrolytes in recent years, which indicates the development direction of lithium battery electrolytes. Since Fenton et al. [3] found that the complex of polyenthylene oxide (PEO) and alkaline salts had the property of ionic conductivity in 1973, there has been much research on solid-state lithium-ion electrolytes. In 1979, Armand reported that PEO-LiX based electrolyte had a high ionic conductivity of 10–5 S/cm at temperatures between 40℃ to 60℃. [4] Moreover, it was easy to be prepared as a film, this aroused a worldwide interest in polymer electrolytes(PEs). PEs should have the following 收稿日期：2006–04–28。修改稿收到日期：2006–09–25。基金项目：国家自然科学基金(50472005，50372033)；清华大学基础研究基金(JC2003040)资助项目。第一作者：唐子龙(1966～)，男，副教授。Received date:2006–04–28. Approved date: 2006–09–25. First author: TANG Zilong (1966—), male, associate professor. E-mail: tzl@https://www.360docs.net/doc/442605492.html, 第35卷第1期2007年1月硅酸盐学报 JOURNAL OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY Vol. 35，No. 1 January，2007

锂电硕士开题报告赵阳

开题报告题目：锂离子电池正极材料镍钴锰酸锂的制备及电化学性能研究院系名称：化学化工学院专业：化学学生姓名：赵阳学号：20139167 指导老师：曹晓雨职称：副教授 2014 年11 月8 日

锂离子电池正极材料镍钴锰酸锂的制备及电化学性能研究一、本课题研究的目的和意义随着现代社会的快速发展，能源的消耗也急剧增加，目前全世界己探明的化石燃料(煤、石油、天然气)的贮量在不久以后将会枯竭，面对严峻的能源短缺形式，探索新型的能源模式已成为21世纪必须解决的重大课题[1]。目前人类可以利用的能源主要包括一次能源中不可再生的化石燃料(煤、石油、天然气)和可再生的太阳能、核能、风能、潮汐能、地热、生物能、海洋能等以及通过一次能源经过加工转换以后得到的二次能源中的电能、煤气、汽油、液化石油气、酒精、沼气、蒸汽、氢能源等。而如何使这些新能源转化成人类可以直接利用的能源呢?其中的一些能源转化则是依靠新能源材料，新能源材料是指能实现能源的最大化转化的过程中所用到得一些无机材料和有机材料，目前主要是以电池材料为代表的化学材料等，由此可见电池材料在实现能源转化过程中占有重要的地位。电池材料的最大特点是在提供能源的高效率转化时，由于自身的优点能实现清洁生产和消耗，即能充分实现最佳原子利用率，实现原料的“零排放”，从而能减少对原材料的损耗，达到最优化的利用地球上有限的自然资源，实现社会的和谐发展。由此可见电池材料对解决今后的能源危机及其目前所造成的环境污染起着关键的作用，而锂离

子电池则是能实现高效能量储存与能源转换的最佳材料而得到社会的认可,是新型化学电源，具有高电压、高能量、体积小、内阻小、自放电小、循环寿命长、无记忆效应等特点[2-5]。锂离子电池自上世纪90年代问世以来，因其卓越的性能迅速占领了许多应用领域，像大家熟知的手机、笔记本电脑、小型摄像机等产品的电源，而后又积极地渗透到其他领域，如电动交通工具、空间技术和国防工业等重大领域。美国著名的巴特尔研究所己把先进电池和燃料电池列为2020年十大关键技术。可见电池产业作为促进全球信息经济、绿色能源和环境友好的一个可行性方案，在技术、生产、市场上将获得长足的发展，即将形成一个全球性的支柱型产业。另外，中国是贫油的国家，从长远的国家战略来看，传统化石燃料等矿物能源将会很快枯竭，能源短缺的形式将更为严峻，因此促使锂离子电池的稳定快速的发展，使之成为一种产业化的新的能源模式具有重大的战略意义。二、锂离子电池工作原理锂离子电池是指用两个可逆的嵌入与脱嵌锂离子的化合物作为正负极构成的二次电池。锂离子电池主要由正极、负极、电解质和隔膜组成，其实质是锂离子浓度差电池:充电时，锂离子从正极化合物中脱出并嵌入负极晶格，正极处于贫锂态;放电时，锂离子从负极脱出并插入正极，正极处于富锂态[6]。在充放电过程中，锂离子在正极和负极之间来回的迁移，所以锂离子电池被形象的称为“摇椅式电池”。在此过程中，由于锂离子在正、负极材料中有相对固定的空间和位置，因此电池充放电反应的可逆性良好，从而保证了电池的长循

锂离子电池开题报告

一、国内外研究动态、选题依据和意义锂离子电池是20世纪70年代以后发展起来的一种新型储能电池。由于其具有高能量、寿命长、低能耗、无公害、无记忆效应以及自放电小、内阻小、性价比高、污染少等优点，锂离子电池在逐步应用中显示出巨大的优势，广泛应用于移动电话、笔记本电脑、摄像机、数码相机、电动汽车、储能、航天等领域。[1]锂离子电池主要由正极、负极、和电解质溶液等组成。电极材料是决定锂离子电池的整体性能水平的关键。电解质溶液的性质、组成和浓度也是决定锂离子电池充放电性能的重要因素，对于锂离子电池的制备工艺也起重要的作用。锂离子电池正极、负极和电解质材料的研究是整个锂离子电池研究领域的重点，备受世界的重视。[3] 在第215届电化学会议中，新型电极材料仍是锂离子电池的研究热点之一，与传统正极材料LiMn204、LiCoO2、LiMnPO4相比，LiFePO4正极材料所特有的安全性能引起了人们的重视。其中粘结剂作为非导电的活性材料在锂离子电池中的重要性开始逐渐被认识和接受。美国劳伦斯伯克利国家实验室研究了电极循环性能与电极片机械能的关系，发现电极的机械能与长期循环性能的关系密切，电极的损坏，特别是碳负极的损坏主要源于极片力学性能的下降，指出电极材料并不是决定电极性能的唯一因素，粘结剂的性能和极片的制备方法、工艺也是必须考虑的。[4] 近年来，许多研究者不再局限于对某一材料的制备与优化，开始着眼于整个系统的匹配，优化电极片和制备方法，瞄准动力汽车的需求设计高能量电池和高功率电池，分析电池衰退的原因，开发满足动力电池需要的3000至5000次循环寿命的长寿命锂离子电池。[7] 涉及锂离子电池的研究内容和手段不断的丰富，对于锂离子电池制备工艺的提高也有很大的促进与提高。锂离子电池的制备工艺涉及多个方面的研究与创新，本课题的学习与研究是对我们大学学习的一个重要的总结与检验。[10] 二、研究的基本内容，拟解决的主要问题 1.研究内容本研究主要是通过对电池正极片、负极片的制备工艺（包括原料的选择和原料配比等）以及电池组装工艺的优化来制备容量和循环性能较好的扣式电池。 2.解决的问题（1）研磨充分、搅拌均匀、浆液粘度适中以保证制得的正极片无粉末脱落。（2）涂布均匀、涂层厚度适中以获得较好的循环性能。（3）使组装好的电池的工装紧密度适中以保证测试结构具有较好的准确性和可靠性。[1]

锂电池生产线涂布模块电气控制系统的设计【开题报告】

开题报告电气工程及其自动化锂电池生产线涂布模块电气控制系统的设计一、课题研究意义及现状锂离子电池是目前理想的新一代绿色能源，它具有储能比能量高、循环寿命长、不会产生污染等优点。由于锂电池有着显著的优越性，世界各国都很重视，尤其是动力锂电池更备受关注。我国现在已是世界上的电池制造大国，目前的电池产量和出口量都位居世界第一。但需要知道的是，国内目前涉足动力锂电池的企业，无论是材料生产商，电芯制造企业，还是其他配套的企业，多数对行业、市场缺乏深刻了解，在技术上也存在着各种瓶颈，并且一时难以找到有效解决方案。此外，由于锂电技术发展迅速，随着锂电池材料、型号、质量要求以及工艺需求的不断改变，国内还没有建立一套统一的锂电池行业标准。由此可见，我国的整体技术比国外要落后的多，要想在国际市场上占有一席之地，必须要有自己的核心技术。今后，国内各大锂电池生产企业必须以全自动化、高精度设备为发展方向，生产出具有自主产权的高性能专用生产设备，保证产品的高品质，不断扩大市场需求，走向世界。目前，中国锂电已经进入自足时代，量产能力迅速成长，在性价比上拥有外资品牌暂时无法比拟的优势。不过，在保证电池一致性方面，半自动生产方式显然无法企及全自动化生产。因此不少厂商在市场上初步站稳脚跟之后，不惜投入大量资金引进全自动生产线。由于国内在该行业的落后，技术上的瓶颈得不到解决，国内很多专门生产锂电池设备的大公司也只能先通过引进国外的先进设备，然后经过一段时间的调试和熟悉，摸透生产设备的设计原理和机器性能之后，然后由工程师模仿人家的技术做出自己的设备来。锂电池属于一个新兴的绿色能源行业，锂电池生产技术也是一门新兴科技。目前，国内从事锂电池设备研究和生产的企业为数很少，主要以深圳雅康、浩能、鸿宝、锂易安等几家公司为主。这几家公司主要以生产间歇式涂布机、连续涂布机、连续分条机、微电脑裁切机、全自动卷绕机、半自动卷绕机等设备为主。在锂电池生产工艺过程中，包含以下环节：搅料、涂布、对辊、剪裁、焊接、卷绕、封装、注液、高温老化、检测、包装。其中，涂布环节显得尤为重要。锂电池的性能和使用寿命等优越性是通过每一道生产工艺过硬的技术参数和生产技术体现出来的，而在涂布这个生产工艺要求最高，极片的厚度、致密度、粘稠度、留白都是随时要调节的重要参数，还有张力、速度、温度等方面的控制，这一系列的技术参数都要求设备具备高精准、高精度的特性，而这一系列动作都要依靠于电气控制，而国内从事于锂电池生产设备研发的相关人员又很少，所以把涂布模块的电气控制系统的研究作为我的毕业设计相当有意义。

全固态锂离子电池的研究进展

全固态锂离子电池的研究进展杨玉梅/文【摘要】全固态锂离子电池因其容量更大、质量更轻、安全性能更高而受到广泛关注。全固态锂离子电池技术开发的难点和重点在于固态电解质，要解决的首要问题是提高电导率，这也是全固态锂离子电池迄今还没有能够大规模应用的主要原因。本文将介绍近年来全固态锂离子电池的一些研究情况。【关键词】锂离子电池；全固态；研究进展锂离子电池因其能量密度高、寿命长等优异的性能，自1991年投入市场以来一直备受瞩目，已成为21世纪能源经济中一个不可或缺的组成部分。不过锂离子电池在汽车、储能等大型电池领域的应用中还存在一些亟待解决的问题，比如安全问题。锂离子电池的有机电解液易挥发易燃易爆，是导致锂离子电池安全问题的主要元素。[1] 全固态锂离子电池从根源上解决了这一问题，并且还有容量大、质量轻等优点，研究可实现产业化的全固态锂离子电池迫在眉睫。全固态锂电池是相对液态锂电池而言，是指结构中不含液体，所有材料都以固态形式存在的储能器件。具体来说，它由正极材料+负极材料和电解质组成，而液态锂电池则由正极材料+负极材料+电解液和隔膜组成。作为全固态锂离子电池的核心组成部分——锂离子固体电解质材料，是实现其高性能的核心材料，也是影响其实用化的瓶颈之一。固体电解质的发展历史已经超过一百年，被研究的固体电解质材料有几百种，而固体电解质只有在室温或不太高的温度下的电导率大于 10-3S/cm才有可能应用于电化学电源体系，而绝大多数材料的电导率值要比该值低几个数量级，这就使具有实际应用价值的固体电解质材料很少。[2] 1.全固态锂离子电池概述 2.固态电解质研究进展电解质作为电池中一个至关重要的组成部分，其性能很大程度上决定了电池的功率密度、循环稳定性、安全性能、高低温性能和使用寿命。评判电解质的指标一般有：（1）离子导电率：离子导电率会中国粉体工业 2018 No.4 22

开题报告——基于单片机的锂离子电池电量检测系统毕业设计论文

(此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！) 南昌工程学院 09 级毕业（设计）论文开题报告机械与电气工程学院系（院）电气工程及其自动化专业题目基于单片机的锂离子电池电量检测系统设计班级09电气工程及其自动化（1）班学号指导教师饶繁星

日期2013 年 1 月 4 日南昌工程学院教务处订制

题目：基于单片机的锂离子电池电量检测系统设计一、选题的依据及课题的意义随着手机、数码相机、摄像机、手提电脑、音频视频播放器等便携式电子设备的迅猛发展，由于其便携性的特点，便携式设备必须由电池来进行供电。目前，便携式仪表的主流供电电池有铅酸电池，镍镉电池，镍氢电池，锂电池和锂聚合物电池等。与其它主流可充电电池相比，具有高单体电池电压、高功率密度、长循环寿命、无记忆效应、低自放电率等优点。锂电池是指以锂为负极材料的化学电池的总称，大致可分为两类：锂金属电池和锂离子电池。锂离子电池不含有金属态的锂，该类电池具有较高能量质量比和能量体积比。为了提高电池的使用率及全面掌握电池的状态，大多数设备在应用场合需要显示电池组的剩余电量信息，以供使用者明确电池组的工作状态，及时对电池组进行充电。在电池放电过程中，电池电压与剩余电量、工作时间之间并不是线性关系，所以并不能简单地采用电压采样、函数计算剩余电量。针对该要求，设计了一种基于单片机的锂离子电池电量检测系统，该检测系统的设计对全面掌握锂离子电池的电量状态，提高其利用率具有现实意义。本设计的研究成果若能广泛应用于便携式电子产品，为人类日常生活和生活质量的提高有着深远的意义。

二、研究概况及发展趋势综述锂电池常用的电量检测方法有两种，一种是利用库仑计，根据电池工作的电流与时间进行计算出电池的实际容量，此种检测方法是最准确的检测方法，一般用的芯片有TI，美信等电池管理芯片，但是成本太高，调试复杂。另一种方法是利用电池工作的电压曲线来分析出电池的容量，这种方式比较简单，成本也低，由于直接采用比较器如LM339，LM324等，检测精度低，检测相对很不准确，温漂大，功耗大。在满足要求的前提下，本设计尽可能采用简单的锂离子电池电量检测方案，提出的基于单片机的锂离子电池电量检测方案，抗干扰能力强，并且可以实现对锂离子电池电量的高精度检测。在本设计方案中，没有考虑电池老化等复杂因素对电量检测精度产生的负面影响，所以检测结果稍有误差。未来在要求更高精度的锂离子电池电量检测应用中，该检测系统必须考虑这些复杂问题对检测精度的影响，还需要做进一步的改进，让检测精度提高一个水平。

bq24032锂电池充电的开题报告

毕业设计（论文）开题报告题目基于BQ24032的锂电池充电管理系统专业电气工程与自动化班级学生指导教师重庆交通大学 2012年

一、选题目的的理论价值和现实意义随着社会经济的迅速发展，电动汽车、移动电话、数码相机、笔记本电脑等便携式电子产品的普及，消费者对电池电能要求日渐提高；人们希望在获得大容量电能的同时, 能够尽量减轻重量, 提高整个电源系统的使用效率和寿命。锂电池作为上世纪九十年代发展起来的一种新型电池, 因具有能量密度高、性能稳定、安全可靠和循环寿命长等一系列的优点，很快在便携式电子设备中获得广泛应用，更获得了广大消费者的青睐。由此可见，设计一套高精度锂电池充电管理系统对于锂电池应用至关重要。它能够实现蓄电池充放电过程的智能化监测、控制与管理，提高电池的功率因数，对于节约能源和提高能源利用率，有积极的意义，能够真正体现“绿色”电能变换，具有较高的使用价值！今天，由于人们对系统性能和成本控制要求的不断提高，嵌入式系统凭借其优良的性价比和独特的便利性得到了越来越多的人们的青睐，而嵌入式系统由于其使用环境的特殊性,要求电源性能稳定、体积小、能量大、续航时间长,锂电池就是符合这些要求的一种电源。但锂电池的充放电特点导致其管理要求比较高。BQ24032是TI公司推出的锂电池专用电源管理电路集成芯片,适用于1组锂电池的正常充电控制、快速充电控制等。其主要特点是能够可靠的控制充电终止,确保锂电池的充电安全、充电状态指示、以及充电的同时给系统提供高效率的电源。故对基于BQ24032的锂电池充电管理电路进行研究。二、本课题在国内外的研究状况及发展趋势在国家鼓励支持及市场前景的推动下，锂离子电池关键技术、关键材料和产品研究都取得了重大进展。其技术和经济性优势显著，推广应用的条件已经日趋成熟。如中信国安盟固利公司提供给北京奥运电动车的新型锂离子动力电池总成比能量已经超过90wh/kg。但是此前一阶段锂离子电池工作关注重点是关键技术、关键材料和产片研究。锂离子电池的成组技术，成组充电、放电和维护管理等应用技术没有得到应有的重视，致使锂离子电池的充电、放电和维护管理技术及设备研究严重滞后于电池技术达到发展。当前仍然普遍采用的是不能适应锂离子电池特点的电池应用

新型锂离子固体电解质正式版.doc

摘要近年来，无机氧化物固体电解质以其安全性，较高的离子电导率吸引许多研究者的兴趣。本论文介绍了近年固体电解质的研究进展，本实验方法选用多数无机氧化物固体电解质的合成方法—传统固相合成法，在空气环境条件下合成Li2O-ZrO2-SiO2体系的无机固体电解质，通过X射线衍射鉴定从980℃到1060℃（每隔20℃）不同烧结温度下本体系无机固体电解质多晶态物相，应用电化学工作站测定AC阻抗，计算不同烧结温度下离子电导率，还测试了电解质片的收缩率，并采用阿基米德排水法测试固体电解质片的密度。阻抗结果显示这种材料在1000℃的烧结温度下，显示了最大的锂离子电导率2.6651×10-3Ω-1cm，收缩率和密度有较好的一致性，烧结温度在1020℃后密度稍微有些降低。比较其他无机氧化物电解质，本体系烧结温度较低，同时获得了较高的锂离子电导率，丰富了无机氧化物电解质体系。关键词：固体电解质；LZSO（Li2O-ZrO2-SiO2）；锂离子电导率

Abstaract In recent years, inorganic oxide solid electrolyte has attracted many researchers interests for its safety, high ionic conductivity. This paper describes research progress of solid electrolytes in recent years, most of the experimental method used in the synthesis of inorganic oxide solid electrolyte method - traditional solid-state synthesis, synthesis in air condition system Li2O-ZrO2-SiO2 inorganic solid electrolyte, by using the X-ray diffraction identified from the 980 ℃to 1060 ℃ (every 20 ℃) under different sintering temperature of the system of multi-crystalline inorganic solid electrolyte , AC impedance measured in air at room temperature by electrochemical work-station , calculated in different sintering temperature lithium ion conductivity, also tested shrinkage ratio of the solid electrolyte pellets, and measured bulk density of solid electrolyte pellets using Archimedes method. Impedance results showed that the material in the sintering temperature of 1000 ℃, showed the largest lithium-ion conductivity 2.6651×10-3Ω-1cm, the shrinkage ratio and bulk density are in good agreement, after 1020 ℃sintering temperature slightly lower density. Compared with other inorganic oxide electrolyte sintering temperature of the system is lower, while access to a high lithium ion conductivity and enriched inorganic oxide electrolyte system. Keywords：solid electrolyte；Li2O-ZrO2-SiO2 ；lithium ion conductivity

锂电池固态电解质的应用和研究进展

目录第一章锂电池的历史 (5) 1.1 早期的锂电池 (5) 1.2 电化学插层锂电池 (5) 1.3 干燥聚合物电解质锂电池 (7) 第二章锂电池的现状与发展 (8) 第三章锂电池的结构和固态电解质 (9) 3.1 正极材料 (9) 3.2 负极材料 (12) 3.3 聚合物和液体电解质 (14) 3.4 电极-电解液界面 (16) 3.5 固态电解质 (17) 结论 (20) 致谢 (21) 参考文献 (22)

锂电池固态电解质的应用和研究进展摘要人们对便携式电子设备日益增长的需求推动了可再充电固态电池技术的发展。我们选择了锂离子电池系统，因为它能提供高能量密度，灵活和轻便的设计，并且寿命比同类电池技术更长。我们简要介绍了锂基可再充电电池的发展情况，重点陈诉了目前的研究策略，并讨论了这些电源系统的综合理论，表征，电化学性能和安全性方面所面临的挑战。关键词：锂电池固态电解质

引言充电式锂离子电池作为便携设备，娱乐设备，计算设备和通讯设备的关键部件，为当今信息、流动社会所必需。尽管全世界的电池销量在急剧的增长，但电池技术的基础理论却是发展缓慢，严重滞后。现有的这些电池技术理论（例如镍—镉、镍—金属氢化物或锂离子）的发展远远不能满足人们对高性能电池的需求。当然，储能技术的进步是不能与计算机工业发展的速度相提并论的（穆尔定律预测每两年内存容量增加了一倍）（图1）。虽说如此，然而过去的十几年中，电化学方面还是取得了一定的进展，出现了MeH –Ni 和锂离子电池的新兴技术。目前这些电池技术正在逐步取代大家所熟知的镍镉电池。锂离子电池用电解质材料从其形态上讲主要有电解液（液态）、凝胶电解质（半固态）和固态电解质三种类型，电解质材料从技术发展方向上看大体存在着“液态→固态”的发展规律，但也不绝对。采用有机电解液的传统锂离子电池，因有过度充电、内部短路等异常时可能导致电解液发热，有自燃或甚至爆炸的危险。而将有机电解液代之以固态电解质的全固态电池，其安全性可大幅提高。在理想状态下，固态时锂的扩散速度（离子传导率）较液体电解液时高，理论上其可实现更高的输出。固态电解质及全固态锂离子电池是锂离子电池技术发展的一个重要方向。在理论上，由于不使用液态电解液，全固态锂离子电池具备可提高安全性及耐久性，可简化外壳，可通过卷对卷方式制造大面积的电池单元，可通过层叠多个电极、并使其在电池单元内串联以制造出V 12及V 24的大电压电池单元（传统的有机电解液，当电池电压接近V 4时电解液就开始分解，因此很难提高池的电压上限）等前所未有的特性，受到极大关注。图1

(完整版)开题报告——基于单片机的锂离子电池电量检测系统毕业设计论文

南昌工程学院 09 级毕业（设计）论文开题报告机械与电气工程学院系（院）电气工程及其自动化专业题目基于单片机的锂离子电池电量检测系统设计学生姓名纪炜焕班级09电气工程及其自动化（1）班学号指导教师饶繁星

日期2013 年 1 月 4 日南昌工程学院教务处订制

题目：基于单片机的锂离子电池电量检测系统设计一、选题的依据及课题的意义随着手机、数码相机、摄像机、手提电脑、音频视频播放器等便携式电子设备的迅猛发展，由于其便携性的特点，便携式设备必须由电池来进行供电。目前，便携式仪表的主流供电电池有铅酸电池，镍镉电池，镍氢电池，锂电池和锂聚合物电池等。与其它主流可充电电池相比，具有高单体电池电压、高功率密度、长循环寿命、无记忆效应、低自放电率等优点。锂电池是指以锂为负极材料的化学电池的总称，大致可分为两类：锂金属电池和锂离子电池。锂离子电池不含有金属态的锂，该类电池具有较高能量/质量比和能量/体积比。为了提高电池的使用率及全面掌握电池的状态，大多数设备在应用场合需要显示电池组的剩余电量信息，以供使用者明确电池组的工作状态，及时对电池组进行充电。在电池放电过程中，电池电压与剩余电量、工作时间之间并不是线性关系，所以并不能简单地采用电压采样、函数计算剩余电量。针对该要求，设计了一种基于单片机的锂离子电池电量检测系统，该检测系统的设计对全面掌握锂离子电池的电量状态，提高其利用率具有现实意义。本设计的研究成果若能广泛应用于便携式电子产品，为人类日常生活和生活质量的提高有着深远的意义。

锂离子电池固态电解质

锂离子电池使用固态电解质是大势所趋锂离子电池市场的快速增长直接带动了电解液材料产业的大发展。池能电子的不完全统计显示，全球2011 年全年共销售锂电池电解液材料3.08 万吨，2012 年迅速上升到4.41 万吨，市场增幅高达43.18%，略微好于池能电子当初的预期。中国电解液企业（这里仅指大陆地区）2012 年共销售电解液2.28 万吨，较2011 年的1.50 万吨增加了48.70%；同时，中国企业2012 年的全球市场份额，也由2011 年的48.70%上升到51.70%，首次突破一半。中国企业市场份额快速增长的最大法宝是售价不仅很低，而且还在持续降低。2012 年中国企业电解液平均售价仅在7～8 万元/吨左右，明显低于国外企业，也较自身2011 年9万元/吨的平均售价有了20%以上的降幅。中国企业电解液产品售价的快速下降，既有主观方面的原因，也有客观方面的原因。

日本企业2012 年共销售电解液1.01 万吨，较2011 年的1.03 万吨继续下降。同时，与全球43.18%的增幅相比，也呈现出快速下滑势头。日本电解液企业2012 年的全球市场份额为22.90%，较2011 年的33.44%下滑了10 个百分点以上。目前，日本企业普遍采取的挽救措施是：（1）将3C 电子产品用小型锂离子电池电解液产能陆续前往中国，配合日本锂离子电池企业相关产能的转移，同时降低制造成本；（2）本土工厂产能升级换代，主攻动力锂离子电池电解液市场。韩国企业2012 年共销售电解液0.9 万吨，较2011 年的0.45 万吨翻了一倍，而其占全球的市场份额也由2011 年的14.61%提升到了2012 年的20.41%。LG 化学（LG Chemical，为LG 集团旗下企业）是全球最大的动力锂离子电池电解液企业，共生产2,600 吨动力电池电解液，全部自用。针对全球主要电解液企业如三菱化学、韩国旭成、国泰华荣、新宙邦、东莞杉杉、天津金牛等的市场发展情况，以及高速成长的动力锂离子电池电解液市场的发展情况，池能电子在本期月度报告里均有较为详细的研究分析，具体请参阅完整版月度报告。至于全球锂离子电池电解液市场的发展趋势，池能电子曾在2012 年04 月份的时候做过一个预测。从2012 年的市场发展情况来看，池能电子的预测较为准确。池能电子预计到2015年，全球电解液材料市场规模将达到15.93 万吨，是2011 年的5.17 倍，年均复合增长率为50.81%。与负极材料市场一样，中国的电解液材料市场需求也要发展得更快一些。预计到2015 年市场规模将达到5.78 万吨，年均复合增长率为66.62%。相对应，中国市场份额的全球占比也在持续提高，由2011 年的24.35%提升到2015 年的36.28%。

锂离子电池的电解质

锂离子电池的电解质目前使用和研究的电解质包括液态有机电解质?凝胶型聚合物电解质和全固态电解质?而商品化的锂离子电池多数使用液态有机电解质和凝胶型聚合物电解质?有机电解液是由有机溶剂和电解质锂盐组成的非水液体电解质?用于锂离子电池体系的液态有机电解质应满足以下要求: (1)锂离子电导率高,在较宽的温度范围内电导率在3×10-3～2×10-2S/cm; (2)电化学窗口宽,即在较宽的电压范围内稳定(对于锂离子电池而言,要稳定在4.5V)而不发生分解反应,即具有良好的氧化稳定性; (3)化学稳定性强,即与电池体系的电极材料如正极?负极?集流体?隔膜?胶黏剂等基本不发生反应; (4)在较宽的温度范围内保证成液态,一般温度范围为-40～ +70℃; (5)对离子具有较好的溶剂化性能; (6)没有毒性,蒸气压低,使用安全; (7)能尽量促进电极可逆反应的进行,与电极之间有良好的相容性;

(8)制备容易,成本低? （一）液体电解质电解质的选用对锂离子电池的性能影响非常大,它必须是化学稳定性好尤其是在较高的电位下和较高温度环境中不易发生分解,具有较高的离子导电率( >10-3S/cm),而且正?负极材料必须是惰性的?不能腐蚀电极?由于锂离子电池充放电电位较高而且阳极材料嵌有化学活性较大的锂,所以电解质必须采用有机化合物而不能含有水?但有机物离子导电率都不好,所以要在有机溶剂中加入可溶解的导电盐以提高离子导电率? 目前锂离子电池主要是用液态电解质,其溶剂为无水有机物,如EC(ethylcarbonate)?PC(propylenecarbon-ate)? DMC(dimethylcarbonate)?DEC(diethylcarbonate),多数采用混合溶剂,如EC2DMC和PC2DMC等? 导电盐有LiClO4?LiPF6?LiBF6?LiAsF6和LiOSO2CF3,它们导电率大小依次为LiAsF6>LiPF6>LiClO4>LiBF6>LiOSO2CF3?LiClO4因具有较高的氧化性容易出现爆炸等安全性问题,一般只局限于实验研究中;LiAsF6离子导电率较高易纯化且稳定性较好,但含有有毒的As,使用受到限制;LiBF6化学及热稳定性不好且导电率不高;LiOSO2CF3导电率差且对电极有腐蚀作用,较少使用;虽然LiPF6会发生分解反应,但具有较高的离子导电率,因此目前锂离子电池基本上是使用LiPF6?目

动力电池保护板的设计与研究开题报告

专业毕业设计（论文）开题报告课题题目：动力电池保护板的设计与研究姓名：学号：年级专业：学期：指导教师：职称：开题时间：

本科毕业设计（论文）开题报告（范文）题目动力电池保护板的设计与研究一、选题目的及意义介于本人在深圳市芯电威科技有限公司实习，该公司是一家专业从事智能锂离子电池研发、生产、销售为一体的高科技企业，涉及锂电池控制系统，电动车(包括电动自行车)控制系统以及模块式电源产品.目前该公司主要产品包括笔记本电池保护板、电动车电池保护板、电动车控制器、数码相机（摄像机）电池保护板、智能手机电池保护板等，公司目前着力研究动力电池。据本人对动力电池的了解，锂离子电池今后有望成为最有前途和最具有发展潜力的电池之一也有它的必然意义。随着移动电子设备的迅速发展和能源需求的不断增大，人们对锂离子电池的需求也越来越大。锂离子电池的高容量、适中的电压、广泛的来源以及其循环寿命长、成本低、性能好、对环境无污染等特点，决定了它不仅可以应用于移动通信工具，还可能成为现在正迅速发展的电动汽车的动力。作为新一代绿色高能电池，动力电池保护板是为了加强动力锂离子电池的安全性必配的设备。大多数情况下，锂电保护板应具备控制锂离子电池使用工作条件的功能，这些工作条件包括电压、电流、温度等。由于锂离子电池使用的特殊性，使得动力锂离子电池必须和保护板一起配套使用才能确保整个系统的安全可靠性。电池安全保护无疑使电动汽车管理系统的首要的、最重要的功能。动力电池保护板，它是用来保护电池不让损坏与延长电池的使用寿命。锂离子电池对过度充电和深度放电非常敏感，在这些情况下都有可能燃烧或爆炸。为了在电池出现极端问题的情况下作出最稳定最有效的保护，防止出现意外，这是本文讨论分析的宗旨。二、选题设计的思路和方案设计思路：针对锂离子电池存在的缺陷：过度充电、过度放电、短路、温度等。在过度充电或放电时可能会不安全。所以对于设计锂离子电池保护板，这些基本保护必须存在。在该设计中涉及到的保护功能有：过充电压保护：防止充电电压高于电池使用电压上限造成电池失效，引起安全事故

【文献综述】锂离子电池固态电解质制备及性能研究

文献综述化学锂离子电池固态电解质制备及性能研究锂离子电池具有工作电压高、能量密度高、功率密度高、循环寿命长、自放电率低、可快速充放电、无记忆效应、绿色环保无污染等绝对优点，是当今国际公认的理想化学电源，广泛应用于电子产品、交通工具、军事领域和储能方面[1-3]。目前国内外锂离子二次电池大部分采用的是液态电解质，在生产使用过程中常常遇到一些问题：电解液生产过程中对水分要求十分严格，在电池生产装配过程中对空气湿度也有十分苛刻的要求[4]；液态有机电解质可能泄露，部分电解质还对集流体有腐蚀作用，极大限制了锂离子电池向薄层化、小型化的发展趋势；在过高的温度下发生爆炸从而造成安全事故，无法应用在一些对安全性要求高的场合；此外，液态电解质锂离子电池普遍存在循环容量衰减问题，使用一段时间后由于电极活性物质在电解质中的溶解、反应而部分失效。而全固态电池安全性高、基本没有循环容量衰减，固体电解质还起到了隔膜的作用，简化了电池的结构，可以向薄层化和小型化发展；此外，由于无需隔绝空气，也简化了生产过程中对设备的要求，电池的外形设计也更加方便、灵活[1-2, 5]。全固态锂离子电池分两种[2, 6-10]，一种是使用聚合物凝胶电解质；另一种是采用无机固态电解质。聚合物锂离子电解质体系已开展的研究众多，按聚合物主体来分，主要有以下几类：聚醚系（主要为聚氧化乙烯，PEO）、聚丙烯腈（PAN）系、聚甲基丙烯酸酯（PMMA）系、聚偏氟乙烯（PVDF）系和其他类型。尽管聚合物电解质的发展和应用，可以明显克服液态锂离子电池的一些缺点，避免电解液漏液，容易薄层化和小型化，但是仍存在一些问题亟待解决：比如常温下电导率偏低，与电极相容性差，机械强度仍有待提高。此外，聚合物电解质制备工艺复杂、原料价格高导致聚合物电解质价格昂贵。聚合物电解质可通过共聚、交联、形成微孔体系、纳米复合、添加增塑剂等来进行性能改进。未来聚合物电解质的可能朝着两个方向发展：a)交联短链形成网状凝胶结构，增加导电性；b)添加粉末陶瓷，形成有机-无机复合结构，增加机械强度[2, 9-10]。相对于凝胶聚合物电解质而言，无机固态电解质采用的是无机原料，来源广泛，成本低；热力学稳定性大大改善、机械强度也比聚合物电解质要好很多；能大电流充放电，使用安全性能高；不再使用制备工艺复杂的电解质锂盐诸如LiClO4、LiBF4、LiPF6、LiAsF6等，制备工艺要求与前两种电解质相比，其制备工艺要求简单；电解质可薄层化，同时起到隔膜的作用，极大的简化了电池的结构和工艺。锂无机固态电解质（ion conductor）又称锂快离子导体（super ion conductor），按其晶体结构分为晶态电解质和非晶态电解质。晶态电解质又称导电陶瓷，目前已研究的有钙钛矿（ABO3）型结构