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电池正极材料知识培训
不同颗粒形貌对压实密度的影响
RX767 RX767压实后 三元 三元压实后 D50: 11.385，最大压实密度：3.52 D50: 10.719，最大压实密度：4.32
LiCoO2, D50: 11.546 LiCoO2 , D50: 7.016 压实后 压实后 不同粒度分布对压实密度的影响 最大压实密度：4.40 最大压实密度：3.74
LiCoO2
LiCoO2具有-NaFeO2结构，属六方晶系，R-3m空间群，其中6c位上的O为立方密堆积，3a位的Li和3b位的Co分别交替占据其八面体孔隙，在[111] 晶面方向上呈层状排列，理论容量为274 mAh/g。
1
2
3
Co3+ (3b)
O2 (6c)
Li+ (3a)
4
3.1.1 LiCoO2的结构
LixMn2O4主要有2个脱嵌锂电位：4 V和3 V。0 x 1时，锂离子的脱嵌发生在4 V左右，对应于锂从四面体8a位置的脱嵌。在此范围内，锂离子的脱嵌能够保持尖晶石结构的立方对称性，电极循环良好。
LixMn2O4在过放电（1 x 2）的情况下，在3 V左右出现电压平台，锂离子嵌入到空的16c八面体位置，产生结构扭曲，原来的立方体LiMn2O4转变为四面体Li2Mn2O4，锰从3.5价还原为3.0价。该转变伴随着严重的Janh-Teller畸变，c/a变化达到16％，晶胞体积增加6.5％，导致表面的尖晶石粒子发生破裂。因此，LiMn2O4只能作为理想4 V锂离子电池正极材料，其理论容量为148 mAh/g，实际容量为120 mAh/g。
LiFePO4的导电性
在LiFePO4结构中，相邻的FeO6八面体通过共顶点连接（与LiNiO2和LiCoO2，LiMn2O4中存在的共棱或共面的MO6八面体连续结构不同，共顶点的八面体电子导电率较低），故电子导电率低； PO4四面体位于FeO6八面体之间，这在一定程度上阻碍了Li+的扩散运动，同时由于稳定的PO4四面体使得Li+移动的自由体积小，使脱嵌运动受到影响； 在充放电过程中，脱嵌锂到一定程度时，锂离子在LiFePO4/FePO4两相界面的扩散受扩散控制
锂离子电池基础知识培训教材全解
▪ 大家可以根据自己工作岗位性质有针对性的 进行研究、讨论
结束
电压
▪ 开路电压 电池在开路状态下的端电压称为开路电压。电
池的开路电压等于电池的正极的还原电极电势与负 极电极电势之差。 ▪ 工作电压
工作电压指电池接通负载后在放电过程中显示 的电压，又称放电电压。在电池放电初始的工作电 压称为初始电压。
电池在接通负载后，由于欧姆电阻和极化过电 位的存在，电池的工作电压低于开路电压。
正极片烘烤 正极制片
组装
负极片烘烤 负极制片
卷绕工艺流程
正、负极片
隔膜
贴底部胶纸
刷粉配片
隔膜裁剪 卷绕
调机，测试
压芯
测短路
入壳
负极极耳点焊
正极极耳超焊
离心入壳 压盖帽(板)
折极耳
套隔圈并固定
激光焊
测短路
激光焊工艺流程
调机（夹具、激光调试） 激光焊接长边 激光焊短边 全检气密
全检短路
注液
注液-化成工艺流程
内阻
▪ 电流通过电池内部时受到阻力，使电池的电压降低，此阻力 称为电池的内阻。
▪ 电池的内阻不是常数，在放电过程中随时间不断变化，因为 活性物质的组成、电解液浓度和温度都在不断地改变。
▪ 电池内阻包括欧姆内阻和极化内阻，极化内阻又包括电化学 极化与浓差极化。内阻的存在，使电池放电时的端电压低于 电池电动势和开路电压，充电时端电压高于电动势和开路电 压。
正极 泡胶 正极混干粉 正极真空搅拌 正极筛浆料
正极拉浆
负极 泡胶 负极混干粉 负极真空搅拌 负极筛浆料
负极拉浆
拉浆工艺流程
正、负极浆料 送带 上浆 烘烤 收带
锂离子电池正极材料 ppt课件
PPT课件
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二、锂离子电池对正、负极材料的要求
(1) 具有稳定的层状或隧道的晶体结构。
(2) 具有较高的比容量。
(3) 有平稳的电压平台。
(4) 正、负极材料具有高的电位差。
(5) 具有较高的离子和电子扩散系数。
(6) 环境友好。
PPT课件
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锂电关键技术---正极材料
商品化锂离子电池中正极材料（LiCoO2）的比容量远远小于负 极材料，成为制约锂离子电池整体性能进一步提高的重要因素。
锂离子电池 正极材料
PPT课件
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一、 锂离子电池回顾
* 锂离子电池工作原理
PPT课件
2
*锂离子电池电极反应
充电
正极反应: LiCoO2
放电
负极反应: 6C+xLi++xe-
Li1-xCoO2+xLi++xe-
充电
放电 LixC6
充电
电池反应: 6C+LiCoO2
放电
PPT课件
Li1-xCoO2+ LixC6
Ni-based
LiNiO2
Co-based
LiCoO2
PO4-based
LiMPO4
主要正极材料
Mn-based
LiMn2O4
容量、稳定性、制备条件
PPT课件
成本、安全、环保
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三、锂离子电池正极材料
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。PPT课件19
LiNi1yCoyO2的电化学性能与其组成密切相关，Co的 加入能够提高电化学循环稳定性。稳定性的提高； 但是
钠电池正极材料专业知识讲座
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钠离子电池正极材料 当之处，请联系本人或网站删除。
第一类 过渡金属氧化物
第二类 聚阴离子化合物
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Na-O2电池在放电电位在2.9 V和 1.8 V之间时展现出充电的潜能。
当放电电位处在2.3-2.4 V之间时 ，对于此Na-O2电池低放电电压传 达出一个动能超电势的问题，这可 能是由于高分子电解质造成的。
Na-O2电池首次充放电曲线
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存在的问题
这种电池需要在高温（270℃到350℃）下才能正常运行 ，人们希望能够在较低温度下使其正常运行以节约成本、 提高容量、确保安全。这些低容量装置可能是可溶性硫化 物的形成所造成的结果。理论比容量是1672mAh/g，但 一般只能达到三分之一。
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2.075V~ 1.74V
此时有NaC2S5存 在。
有Na2S4出现。
1.74V
出现了Na2S3 。 当更深层放电时 ，出现高熔点的 固相Na2S2。此时 电阻会增大会限 制继续放电，使 得电池的比容量 被限制在836 mAh/g并无法再增 加。
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电池正极材料知识培训
电池正极材料知识培训一、电池正极材料的种类目前常见的电池正极材料主要包括以下几种：锂离子电池正极材料、镍氢电池正极材料、锂硫电池正极材料、锂钴酸锂电池正极材料和锂铁酸锂电池正极材料等。
1.锂离子电池正极材料：主要有三种，分别是钴酸锂、锰酸锂和磷酸铁锂。
钴酸锂具有高容量、高能量密度和较好的循环寿命，但价格昂贵且资源稀缺，故研究方向逐渐向锰酸锂和磷酸铁锂转移。
2.镍氢电池正极材料：一般采用镍羟化合物作为主要正极材料，具有高容量、高能量密度和较好的循环寿命。
此外，还有一些合金化合物，如镍钴锑合金、镍钴锰合金等，也被广泛应用。
3.锂硫电池正极材料：主要有石墨、聚合物和金属硫化物等。
锂硫电池正极材料具有较高的理论比能量密度和较低的成本，但存在容量衰减快、循环寿命短等问题，目前仍需要进一步研究和改进。
4.锂钴酸锂电池正极材料：具有高比能量、较好的循环寿命和较低的自放电率，被广泛应用于移动电源、笔记本电脑和电动汽车等领域。
5.锂铁酸锂电池正极材料：具有较高的安全性能、较好的循环寿命和较低的价钱，可用于电动车、电动自行车和储能系统等领域。
二、电池正极材料的特性1.容量：指单位质量或单位体积的电池正极材料可以存储和释放的电荷量，影响电池的使用时间和续航能力。
2.能量密度：指单位质量或单位体积电池正极材料所存储的电能，影响电池的整体能量储存能力。
3.循环寿命：指电池正极材料经过多次充放电后能保持的稳定性能，影响电池的使用寿命。
4.安全性：正极材料应具有较高的热稳定性和化学稳定性，能有效避免电池发生热失控或爆炸等安全问题。
5.成本：正极材料的价格对电池的成本也有直接影响，要求在性能一定的情况下尽量降低成本。
三、正极材料的研究动态随着电池技术的不断发展，人们对电池正极材料的研究也日益深入。
当前主要的研究动态包括以下几个方面：1.提升容量和能量密度：通过合成新型材料、改进电极结构和设计新型电池体系等方式，努力提高电池的容量和能量密度。
锂电池基础知识及正极材料简介
➢ 正极材料-LiFePO4
LiFePO4在1997年由Goodenough 首次报道可以作为锂离子电池正 极材料。
LiFePO4为橄榄石型结构，为正交晶 系，属Pmnb空间群，Fe与Li形成FeO6和 LiO6八面体，P形成PO4四面体。与c轴 平行的Li+的为连续直线链，可以沿着c轴 形成二维扩散运动，自由地脱出或嵌入。 理论容量为170 mAh/g。具有价格低廉、 电化学性能好、对环境友好无污染等优 点。
（2）一致性差，由于碳包覆对磷酸铁锂性能影响非常敏感，造成磷酸铁锂 产品的一致性较差。此外由于目前磷酸铁锂生产标准不统一（如原料就有： 草酸亚铁、磷酸铁、铁红）也造成产品一致性差。
（3）电压平台低，容量一般，压实密度低，因而能量密度低。
（4）倍率性能较低，低温性能差。
3 磷酸铁锂正极材料的制备及改性方法
磷酸铁锂生产工艺主要有水热法和固相法两种，其中水热法目前只有 原加拿大PHOSTECH等极少数企业生产，成本高昂，目前PHOSTECH由 于拥有专利可以有少量产品销售，中国市场几乎全部采用高温固相法。 固相法生产磷酸铁锂按铁原料不同划分为：草酸亚铁工艺、铁红工艺、 磷酸铁工艺。
其中中国市场主要是草酸亚铁工艺和磷酸铁工艺为主。草酸亚铁工、 艺、由于收率低、产能小、前工序混料消耗大量酒精，成本也居高不下。 磷酸铁工艺尽管原料成本较高，但收率大、产能大，产品性能好，且前 工序混料可以采用水球磨和砂磨，采用喷雾干燥，成本与草酸亚铁工艺 相当，因而未来主流工艺可能趋向磷酸铁工艺。
锂离子电池
六要素
隔膜
包装膜
电极端子
Ni(Cu)、Al, 电子 通道, 连接外电路
软包装, 硬壳, 提供良好的电
化学环境
LMnO2/LiMn2O4
电池基础知识培训材料
电池基础知识培训材料(一)1. 了解公司产品,公司主要生产各种手机电池，本教材描述了关于电池产品的基本知识。
2. 认识电池2.1 定义2.1.1二次电池：指可反复充电使用的电池，即可充电电池。
2.1.2锂离子电池：指一只或多只负极能嵌入锂离子的可充电电池。
2.1.3金属氢化物镍电池：指一只或多只金属氢化物镍密封单体蓄电池。
2.1.4额定电压：出厂标明的电池容量，指定环境温度为15℃~35℃条件下，以5h率放电至终止电压时所应提供的电量，用C5表示，单位为Ah（安培小时）或mAh（毫安小时）。
2.1.5标称电压：用以表示电池电压的近似值。
2.1.6充电限制电压：规定放电终止时电池的负载电压。
锂离子电池，其值为n×4.2V。
（单体电池的串联只数用“n”表示，下同）。
2.1.7终止电压：规定放电终止时电池的负载电压。
锂离子电池，其值为n×1.0V。
2.2 电池种类2.2.1二次电池的种类：有锂离子、锂锰、镍氢、镍镉、铅酸二次电池等。
本厂常用锂离子电池（简称锂电）和镍氢电池（简称氢电）。
锂离子电池又可分为：液态锂离子电池和聚合物锂离子电池，目前，本厂使用的锂离子电池全部为液态锂离子电池。
2.2.2二次电池按用途可分为：民用电池、动力电池、高温电池等。
民用电池广泛应用于通讯设备、办公自动化设备、家用电器等方面，如用手机、笔记本电脑、数码相机、MP3随身听等。
动力电池，如用于电动工具、玩具模型等，可高倍率放电。
高温电池，用于应急及后备供电系统，可在较高温度（50℃）下充放电。
二次电池按形态分类，锂离子电池有方型、窄面圆角型、圆柱形、纽扣型等形态；镍氢电池有圆柱形、方型等形态。
2.2.3电池的命名：方形码锂电它的命名是根据它的厚度、宽度、长度来的，比如633448，那就表示它的厚度是6.0;宽度是3.4,长度是48; 圆柱锂电的命名:是根据它的直径\长度来决定:比如18650,它的直径是18,长度是65 mm;2.3 二次电池的标称电压锂离子电池其值一般标示为n×3.6V。
锂离子电池三元正极材料基础知识
制备方法
• 化学共沉淀法： • 一般是把化学原料以溶液状态混合，并向溶液中加入适当的沉淀剂，使溶液中已经混
合均匀的各个组分按化学计量比共沉淀出来，或者在溶液中先反应沉淀出一种中间产 物，再把它煅烧分解制备出微细粉料。化学共沉淀法分为直接化学共沉淀法和间接化 学共沉淀法。直接化学共沉淀法是将Li、Ni、Co、Mn的盐同时共沉淀，过滤洗涤干燥 后再进行高温焙烧。间接化学共沉淀法是先合成Ni、Co、Mn三元混合共沉淀，然后 再过滤洗涤干燥后，与锂盐混合烧结；或者在生成Ni、Co、Mn三元混合共沉淀后不 经过过滤而是将包含锂盐和混合共沉淀的溶液蒸发或冷冻干燥，然后再对干燥物进行 高温焙烧。与传统的固相合成技术相比，采用共沉淀方法可以使材料达到分子或原子 线度化学计量比混合，易得到粒径小、混合均匀的前驱体，且煅烧温度较低，合成产 物组分均匀，重现性好，条件容易控制，操作简单，目前工业上已有规模生产。
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性能测试
• SEM分析：产物形貌是否粘结，是否为球形，是否团聚，颗粒大小是否均匀 ，是否均匀分散，颗粒大小适中，表面是否粗糙，排列是否紧密
• 成分分析：采用ICP-AES元素分析方法测定合成样品中各金属元素的含量是 否与理论值一致
• 粒径分析：将样品在压力分散后，采用激光粒度测定仪对材料的粒度进行表 征。其原理是依据不同大小的颗粒对入射激光产生不同的强度的散射光，再 将不同强度的散射光经一定的光学模型的数学程序进行处理，以测定材料的 颗粒大小与分布。测试结果一般用中径粒径D50表示平均粒径。
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制备方法
• 水热合成法： • 水热合成技术是指在高温高压的过饱和水溶液中进行化学合成的方法，
属于湿化学法合成的一种。利用水热法合成的粉末一般结晶度高，并 且通过优化合成条件可以不含有任何结晶水，且粉末的大小、均匀性、 形状、成份可以得到严格的控制。水热合成粉末纯度高，晶体缺陷的 密度降低。