锂离子电池科学与技术 第三章 (1)2018
锂电池习题(2018)
锂电池Li-Al/FeS电池是一种正在幵发的车载电池.该电池中正极的电扱反应式为：2Li*+FeS+2e=LbS+Fe有关该电池的下列中.正确的是A . Li・Al在电池中作为负极材料，该材料中Li的化台价为+1价B・该电池的电池反应式为：2Li+FeS = Li2S+FeC .员极的电极反应式为AI-3e =Ap"D .充电时，阴扱发生的电极反应式为：55 +Fe-2e ==2Lr+FeS市场上经常见到的标iS为Li・i。
口的电池。
它的负极材料是金雇锂和碳的复合材料（碳作为金雇锂的载» ）,电解质为一种能传导Li啲高分子材料n这种锂离子电池的电池反应式为：Li+PLigNO 、放电'充电2Li。
陪NiS”下列说法不正确的是（）A・放电时,,负极的电极反应式:Li-e-=Li*B .充电时『Ld屮©既发生氧化反应又发生还原反应C *该电池不能用水®液作为电解质D ,放电过程中Li*向负扱移动LiFePO4电池具有稳走性高、安全、对环境友好等优点，可用于电动汽年q电池反应为：歆电+金P04 +Li 士LiFeP04「电池的正极材料是LiF巳P04 ,负极材料是石畫「含『导电国体为电鲜质，下充电列有关LiFeP04电池说迭正确的是A ,可加入硫酸UA提高电解质的导电性B .放电时电池内部IZ向負扱移动C •充电过程中「电池正极材料的质量减少D *放电时电池正扱反应为：FePO4 + Li+ e'= ==LiFePO4（双选）天津罡我国研发和生产锂誇子电池的重要基地。
锂离子电池正极材科是含锂的二氧化钻（LiCoOa ）,充 电时LiCoO2中Li 被氧化，『迁移并以原子形式嵌入电池负极材料碳（C6 ）中，以LiC 曲示。
电池反应为LiCoO ；-Cj - C O O ：-L I C5 ,下列说法正确的是（） A •充电时，电池的负极反应为LiC6-e =Li+C6 B .放电时,电池的正极反应为CoO2+Li*+e =LiCoO2 C .搂酸、醇等含活泼氢气的有机物可用作锂离子电池的电解质 D .锂离子电池的比自缰（单位质量释放的自缠）低就电 放电已知:锂离子电池的总反应为：LixC+Lii-xCoO2=C+UCOO2锂磕电池的总反应为：2Li+S=LizS充电 充电 有^»Lhi^两种电池说逝确的是LiCoOjA .锂离子电池放电时,『向负极迁移B .锂硫电池充电时,锂电极发生还原反应 C.理i 仑上两种电池的比能量招同 D.右图表示用锂藹子电池给锂硫电池充电2013年3月我国科学家报逍了如图所示的水溶液锂离子电池体系。
锂离子电池复习资料剖析
锂离⼦电池复习资料剖析第⼀章：锂离⼦电池的发展1800年，意⼤利⼈伏打（Volt）发明了⼈类历史上第⼀套电源装置。
镍-镉电池充放电过程的电极反应如下：Cd+2NiOOH+4H2O?Cd(OH)2+2Ni(OH)2?H2O E0=1.30V镉的毒性和镍-镉电池的记忆效应：M+xNi(OH)2?MH x+xNiOOH E0=1.30V1990年前后。
发明了锂离⼦电池。
1991年，锂离⼦电池实现商品化。
1995年，发明了聚合物锂离⼦电池。
⽬前电池通常分为两类，⼀次电池或原电池、⼆次电池或充电电池或蓄电池。
⼀般⽽⾔。
⾼性能电池应满⾜以下20项参数（记⼗个）：1、电池电压⾼，在放电区的⼤部分区域有着稳定的放电平台；2、单位质量或体积的储能密度⾼；3、电池电阻低；4、单位质量或体积的输出峰功率⼤；5、持续输出功率⼤；6、⼯作温度范围宽；7、搁置寿命长；8、⼯作寿命长；9、成本低；10、使⽤可靠性⾼；11、密封性好，耐液漏；12、耐滥⽤；13、在使⽤和事故调节下安全；14组成材料易得，且对环境影响⼩；15、适宜于再⽣；16、充电效率⾼；17、循环性能优越；18、可进⾏快速充电；19、可承受过充电和过放电；20、不需要维护。
标称电压：电池0.2C放电时全过程的平均电压。
标称容量：电池0.2C放电时的放电容量。
开路电压：电池没有负荷时正负两极两端的电压。
闭路电压：电池有负荷时正负两极的电压，也叫⼯作电压。
⼯作电压：同闭路电压。
过放电：超过规定的终⽌电压，在低于终⽌电压时继续放电，此时容易发⽣漏液或电池的使⽤寿命受到影响。
库伦效率：在⼀定的充放电条件下，放电时释放出来的电荷与充电时充⼊的电荷的百分⽐，也叫充电效率。
锂离⼦电池优点：1、能量密度⾼；2、平均电压⾼；3、输出功率⼤；4、⾃放电⼩；5、没有Ni-Cd、Ni-MH 电池⼀样的记忆效应，循环性能优越；6、可快速充放电；7、充电效率⾼；8、⼯作温度范围宽。
第⼆章：锂离⼦电池主要材料的选择要求及其研究⽅法锂离⼦负极材料主要有以下⼏种：⽯墨化炭材料、⽆定形炭材料、氮化物、硅基材料、锡基材料、新型合⾦、纳⽶氧化物和其他材料。
《锂离子电池》课件
锂离子电池的未来发展趋势
1
提高电池的能量密度
研发新型电池材料和技术，提高电池
加强电池安全措施
2
的能量密度，以满足不断增长的能源 需求。
改进电池结构和管理系统，提高电池
的安全性，预防火灾和爆炸等安全事
故。
3
发展可回收的电池材料
研究和应用可回收的电池材料，减少
对有限资源的依赖，实现可持续发展。
探究新型电池结构
锂离子电池的优势和劣势
优势
1. 高能量密度 2. 长寿命 3. 环保
劣势
1. 成本高 2. 安全性问题
锂离子电池应用领域
1 电子产品领域
锂离子电池广泛应用于手机、平板电脑、笔记本电脑等便携式设备。
2 电动汽车领域
锂离子电池是电动汽车的主要动力源，具有高能量密度和长续航里程。
3 其他领域
锂离子电池还应用于储能系统、航空航天等领域，为各个行业提供可靠的能源解决方案。
vehicles (EVs). Energy Storage Materials, 2019, 16: 246-266. 3. Goodenough, J. B., et al. Lithium-ion batteries. Journal of the
American Chemical Society, 2019, 141(22): 8829-8832.
《锂离子电池》PPT课件
锂离子电池是一种先进的电池技术，具有高能量密度、长寿命和环保等优势。 本课件将介绍锂离子电池的定义、工作原理、应用领域和未来发展趋势。
锂离子电池的定义和发展历程
定义
锂离子电池是一种以锂离子在正负极材料中嵌入和脱出的化学反应来实现电能转换的装置。
锂离子动力电池SOC_估算技术进展综述
NEW ENERGY AUTOMOBILE | 新能源汽车1 电池SOC估计技术SOC表示的是锂离子动力电池所剩余电量占总电量的百分比，类似于燃油车的油表。
SOC是指在特定放电倍率下，电池剩余电量与额定电量之比[7]。
计算公式如下：SOC=Q C×Q i100 (1)其中：Q C表示电池剩余电量；Q i表示电池额定电量。
图1展示了电池管理系统的整体架构。
而SOC估计则在电池管理系统中占据核心地位。
因此，对电池组SOC的精确计算对于整车的安全性能和车辆性能具有至关重要的作用。
1.1 SOC的测量方法1.1.1 基于模型法基于模型法是一种将电池模型与其他技术相结合的模式，其中基于滤波器和观测器的方法是当前研究和应用最广泛的[9]。
滤波器算法的发展主要包括卡尔曼滤波器、粒子滤波器等[10]。
通过使用这些算法对电池模型进行状态估计，我们可以在线估计电池的SOC。
1) 扩展卡尔曼滤波器扩展卡尔曼滤波器（Extended KalmanFilter，EKF）是一种非线性滤波算法，它是卡尔曼滤波器的扩展。
卡尔曼滤波器是一种线性滤波算法，适用于线性系统的状态估计。
然而，在许多实际应用中，系统往往是非线性的[10]。
在这种情况下，扩展卡尔曼滤波器可以提供一种有效的非线性系统状态估计方法。
2) Sigma 点卡尔曼滤波器Sigma点卡尔曼滤波器（Sigma-PointKalman Filter，SPKF）是一类用于非线性系统状态估计的滤波器算法。
它通过使用Sigma点来近似非线性系统的状态和观测锂离子动力电池SOC估算技术进展综述王恒德 许永红 张红光 杨富斌北京工业大学 北京市 100124摘 要：本文回顾了电池管理系统（Battery Management System，BMS）在电动汽车和可再生能源领域的关键发展阶段，本文重点讨论了电池剩余能量监测技术，即荷电状态（State of Charge, SOC）估计方法。
锂电池培训教材
锂电池培训教材第一部分：锂电池概述1.锂电池的背景和发展历程(100字)锂电池是一种以锂为正极材料，并通过锂离子在电解质和负极材料之间的迁移实现储能和释放能量的电池。
它的发展历程可以追溯到20世纪60年代初期，但直到20世纪90年代初期才开始商业化生产。
近年来，锂电池技术得到较大的突破，广泛应用于便携式电子设备、电动汽车和储能系统等领域。
2.锂电池的基本原理(200字)锂电池基于正极和负极之间锂离子的迁移来存储和释放能量。
当锂电池充电时，正极材料富集锂离子，并在通过电解质渗透到负极材料中的同时，电池发生化学反应并储存能量。
当锂电池放电时，锂离子会从负极材料迁移到正极材料中，同时释放储存的能量。
这种迁移过程通过电解质中的离子传导完成。
3.锂电池的分类和特点(300字)锂电池根据电解质的类型和正负极材料的组合方式，可分为锂离子电池、锂聚合物电池和锂金属电池等。
锂离子电池具有高能量密度、长寿命、轻量化和无记忆效应等特点，因此被广泛应用于便携式设备和电动汽车。
锂聚合物电池由于电解质采用固态聚合物，具有更高的安全性，但能量密度较低。
锂金属电池具有高能量密度，但由于锂金属的活性较高，安全性较差。
第二部分：锂电池工作原理4.锂电池的正极材料(100字)锂电池的正极材料一般采用锂钴酸锂、锂镍酸锂、锂铁酸锂等化合物。
这些材料具有高比能量和较好的循环稳定性。
锂钴酸锂是最常用的正极材料，其具有较高的能量密度，但价格较高。
锂铁酸锂则具有较好的安全性能和循环寿命。
5.锂电池的负极材料(100字)锂电池的负极材料一般采用石墨。
石墨具有较高的比容量和良好的循环寿命，而且价格较低。
最近，硅基负极材料也得到了一定的研究和应用，因为硅相较于石墨具有更高的比容量，但存在容积膨胀问题。
6.锂电池的电解质(100字)锂电池的电解质一般采用有机液体溶液或固体聚合物。
常用的有机液体电解质包括碳酸盐盐、磷酸盐盐和聚醚等。
固态聚合物电解质具有更高的安全性和较高的离子传导率，但相较于有机液体电解质，其离子传导率较低。
锂离子电池行业规范条件(2018年本)
附件1锂离子电池行业规范条件（2018年本）（征求意见稿）为加强锂离子电池行业管理，引导产业转型升级，大力培育战略性新兴产业，推动锂离子电池产业健康发展，根据国家有关法律法规及产业政策，按照优化布局、规范秩序、保障质量、安全管理、推动创新、分类指导的原则，制定本规范条件。
一、产业布局和项目设立（一）锂离子电池行业的企业及项目应符合国家资源开发利用、环境保护、节能管理、安全生产等法律法规要求，符合国家产业政策和相关产业发展规划及布局要求，符合当地土地利用总体规划、城市总体规划、环境功能区划和环境保护规划等要求。
（二）在国家法律法规、规章及规划确定或省级以上人民政府批准的自然保护区、饮用水水源保护区、生态功能保护区，已划定的永久基本农田，以及法律、法规规定禁止建设工业企业的区域不得建设锂离子电池（含配套）项目。
上述区域内的现有企业应按照法律法规要求拆除关闭，或严格控制规模、逐步迁出。
（三）严格控制新上单纯扩大产能、技术水平低的锂离子电池（含配套）项目。
对促进技术创新、提高产品质量、降低生产成本等确有必要的新建和改扩建项目，由行业主管部门按照相关规定组织论证，论证通过可予以实施。
二、生产规模和工艺技术（一）企业符合以下条件：1.在中华人民共和国境内依法注册成立，有独立法人资格；2.具备锂离子电池行业相关产品的独立生产、销售和服务能力；3.研发经费不低于当年企业主营业务收入的3%，鼓励企业取得高新技术企业资质或省级以上研发机构、技术中心；4.生产的产品拥有技术专利；5.企业申报时上一年实际产量不低于实际产能的50%。
（二）企业应采用工艺先进、节能环保、安全稳定、自动化程度高的生产工艺和设备，工艺、装备及相关配套设施应达到以下要求：1.应具有电池正负极材料中磁性异物及锌、铜等金属杂质的检测能力，检测精度不低于10ppb；2.应具有电极涂覆后均匀性的监测能力，电极涂敷厚度和长度的测量精度分别不低于2μm和1mm，鼓励使用涂覆面密度在线监测设备；3.应具有电极剪切后产生毛刺的监测能力，测量精度不低于1μm；4.应具有电极烘干工艺技术，含水量控制精度不低于10ppm；5.应具有电极卷绕或叠片的自动化生产能力，电极对齐度的控制精度不低于0.1mm；6.应具有注液过程中温湿度和洁净度等环境条件控制能力；7.应具有电池装配后的内部短路高压测试（HI-POT）在线检测能力；8.对于由多个单体电池或模组串并联组成的电池组，应具有单体电池开路电压、内阻等一致性评估能力，测量精度分别不低于1mV和1mΩ；9.应具有电池组保护板功能在线检测能力。
锂离子电池培训资料
第一章锂离子电池的历史和发展1、发展史电池是将物质化学反应产生的能量直接转换成电能的一种装置。
1800年，意大利科学家伏打（Volta）将不同的金属与电解液接触，作成Volta堆，这被认为是人类历史上第一套电源装置。
从1859年普莱德（Plante）试制成功铅酸蓄电池以后，化学电源便进入了萌芽状态。
1868年法国科学家勒克郎谢（Leclanche）研制成功以NH4Cl 为电解液的锌—二氧化锰干电池；1895年琼格发明了镉-镍电池；1900年爱迪生（Edison）研制成功铁-镍蓄电池。
进入20世纪后，电池理论和技术一度处于停滞状时期，但在二次世界大战之后，随着一些基础研究在理论上取得突破、新型电极材料的开发和各类用电器具日新月异的发展，电池技术又进入了一个快速发展的时期，科学家首先发展了碱性锌锰电池。
进入80年代，科学技术发展越发迅速，对化学电源的要求也日益增多、增高。
如集成电路的发展，要求化学电源必须小型化；电子器械、医疗器械和家用电器的普及不仅要求化学电源体积小，而且还要求能量密度高、密封性和贮存性能好、电压精度高。
因此电池池的研究重点转向蓄电池，1988年，镍镉电池实现商品化。
1992年，锂离子电池实现商品化，1999年，聚合物锂离子蓄电池进入市场。
2、锂电池发展史2.1锂原电池美国航空航天航空局(NASA)及世界上其它一些研究机构是最早从事锂原电池研究的，他们努力的结果使锂原电池在1970年初实现了商品化。
这种锂原电池采用金属锂，正极活性物质采用二氧化锰和氟化炭等材料。
与传统的原电池相比，这种锂离子电池的放电容量高数倍，而且其电动势在3V以上，可用作特殊需求的长寿命电池或高电压电池。
上述使用金属锂作活性负极物质的一次锂电池已顺利实现了商品化，但锂离子蓄电池的开发且遇到了非常大的困难，最大的困难是金属锂负极存在很大的问题。
这是由于在充电反应中过程中会产生枝晶锂（纤维状结晶），这种现象会导致蓄电池产生两个致命的缺陷，第一个缺陷是对电池特性的影响，那就是以纤维状沉积的金属锂会以100%的效率放电，由此导致电池充放电循环困难，并引起电池的循环寿命和贮存等性能的下降，第二个缺陷就是枝晶通过充放电的循环反复形成，枝晶锂可能穿透隔膜，造成电池内部短路，从而发生爆炸。
锂离子电池原理与关键技术
锂离子电池原理与关键技术锂离子电池是一种新型的高能量密度蓄电池，具有高电压、高能量密度、长循环寿命等优点，因此在移动通信、电动汽车、储能等领域得到了广泛的应用。
本文将对锂离子电池的原理和关键技术进行介绍。
首先，我们来看一下锂离子电池的工作原理。
锂离子电池是利用锂离子在正负极之间的迁移来实现电荷和放电的过程。
在充电时，锂离子从正极（通常是钴酸锂或磷酸铁锂）脱离，通过电解质向负极（石墨）迁移，同时释放出电子，完成电荷过程；在放电时，锂离子从负极迁移回正极，吸收电子，完成放电过程。
这种锂离子在正负极之间的迁移，是通过电解质中的离子传导实现的。
其次，我们需要了解锂离子电池的关键技术。
首先是正负极材料的选择。
正负极材料的选择直接影响着锂离子电池的性能，如能量密度、循环寿命、安全性等。
目前，钴酸锂、磷酸铁锂等材料被广泛应用于正极材料，而石墨、硅基材料等则被用于负极材料。
其次是电解质的选择。
电解质是锂离子电池中的重要组成部分，直接影响着锂离子在正负极之间的传导性能和安全性能。
传统的液态电解质存在着燃烧、挥发等安全隐患，因此固态电解质成为了研究的热点。
再次是电池的封装技术。
电池的封装技术直接影响着电池的安全性和循环寿命。
目前，柔性封装技术、全固态电池等技术被广泛研究和应用。
除此之外，锂离子电池的管理系统也是非常重要的关键技术之一。
管理系统可以监测电池的电压、温度、电流等参数，实现对电池的充放电控制、温度控制、过充过放保护等功能，从而提高电池的安全性和循环寿命。
综上所述，锂离子电池作为一种新型的高能量密度蓄电池，具有广阔的应用前景。
通过对其原理和关键技术的深入了解，可以更好地推动锂离子电池技术的发展，提高电池的能量密度、循环寿命和安全性能，从而满足不同领域对高性能电池的需求。
希望本文的介绍能够帮助读者更好地了解锂离子电池，并为相关领域的研究和应用提供一定的参考价值。
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产品结构
钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、三元材料 钴酸锂、磷酸铁锂、三元材料 钴酸锂、三元材料、锰酸锂、磷酸铁锂 三元材料、三元前驱体 钴酸锂、三元材料、锰酸锂、三元前驱 体等 磷酸铁、磷酸铁锂 钴酸锂、三元材料、锰酸锂等 磷酸铁锂、三元材料 锰酸锂、钴酸锂、三元材料、磷酸铁锂 钴酸锂、锰酸锂、三元材料等
锂离子电池正极材料发展历史
•1973 – Adam Heller 开发亚硫酰氯锂电池
正极反应 2SOCl2+4Li++4e→ 4LiCl+S+SO2 负极反应 Li →Li++e 总反应2SOCl2+4Li →4LiCl+S+SO2
•1979 –Ned A. Godshall 和 1980-John Goodenough and Koichi Mizushima（(水島公一） 发明锂离子电池LiCoO2正极材料体系 •1979 - Godshall 等 发明尖晶石类的 LiMn2O4, Li2MnO3, LiMnO2, LiFeO2, LiFe5O8, LiFe5O4 等正极材料 •1983 – Michael M. Thackeray, John B. Goodenough等继续开发尖晶石锰酸 锂 •1985 – Akira Yoshino 吉野彰开发锂电池原型 1.石墨负极 2. 应用钴酸锂正极 3. 铝箔集流体 4. 卷状的电池内部构造
应用
用途最为广泛
时间
1991
钴酸锂LCO
锰酸锂LMO
电动车，3C电子产品
1996
磷酸铁锂LFP
电动车等
1996
锂镍钴铝NCA 三元材料NMC
电动车
1999
电动车，网格储能
2008
国内正极材料供应商产品结构及产能情况
排名 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 供应商
湖南杉杉 北大先行 厦门钨业 宁波金和 湖南瑞翔 安达科技 当升科技 升华科技 巴莫科技 长远锂业
常见正极材料：磷酸铁锂
理论容量 170 mAh/g 实际容量 ~110-160mAh/g 工作电压 3.4V 高温稳定性高 环保、价格低廉 容量低，密度低 导电率低 铁析出造成内部微短路 倍率性能差 低温性能差 产品一致性差 知识产权问题
常见正极材料：镍锰钴三元材料 NCM
实际容量 >145 mAh/g 工作电压 2.8-4.5V 优缺点介乎于三种材料之间 Co：稳定材料的层状结构，降低阻抗 值，提高电导率，提高循环和倍率性 能。 Ni：可提高材料的容量，但电化学性 能变差。 Mn：降低材料成本，可以提高材料的 安全性和稳定性。Mn含量会容易破坏 层状结构,使容量降低，循环衰减。
锂离子电池电化学反应机理回顾
正极反应： LiCoO2= Li1-xCoO2 + xLi+ + xe负极反应： C + xLi+ + xe- = CLix 电池总反应： LiCoO2 + C = Li1-xCoO2 + CLix 放电时发生上述反应的逆反应。 正极 隔膜 负极
电化学原理：法拉第定律
商业应用的正极材料
材料技术 应用公司
Sony first commercial production LG Chem, NEC, Samsung, Hitachi, Nissan/AESC, EnerDel University of Texas/Hydro-Québec Phostech Lithium Inc., Valence Technology A123Systems/MIT Panasonic Saft Groupe S.A. Imara Corporation, Nissan Motor, Microvast Inc., LG Chem
粘结剂 正极PVdF 负极CMC/SBR
正极材料选择要求
锂离子电池正极材料
层状化合物 无机复合氧化物 尖晶石型化合物 其它无机化合物 聚阴离子材料 橄榄石型化合物 NASICON结构化合物
无机材料
正极材料
复合材料
聚合物与无机材料复合 聚合物与有机材料复合
聚乙炔 聚苯
聚合物材料
聚吡咯 聚苯胺 聚噻吩 活性硫聚合物及其他
锂离子正极材料商业化进程
•1991 – Sony 和 Asahi Kasei （旭化成）开发出第一款商用钴酸锂正极锂离 子电池 •1996 – John Goodenough，Akshaya Padhi 等提出采用磷酸铁锂及磷 酸体系橄榄石结构正极材料 •2001 – Zhonghua Lu 和 Jeff Dahn 申请了有关锂镍锰钴三元正极材料的 专利，提高了广泛应用中的钴酸锂2002 – 麻省理工学院的Yet-Ming Chiang蒋业明 采用铝、铌、锆等三种金属掺杂正极，极大提高了电极的导电 性和电化学性能 •2004 –– 麻省理工学院的Yet-Ming Chiang 再度采用纳米尺度锂酸铁锂作 为正极材料，有效提高磷酸铁锂正极材料的容量和性能，后续产品的商业化 使得高容量锂电池市场迅速增长。
锂离子电池科学与技术
徐万丽 化学与材料工程学院 衢州学院 xuwanli0525@
Hale Waihona Puke 2018https:///
https:///index.htm
https:///browse?language s=en
产能
28000吨 15000吨 16000吨 32000吨 15000吨 20000吨 14000吨 8000吨 10000吨 6000吨
钴锂氧化物 （LiCoO2） 镍锂氧化物 （LiNiO2） 锰锂氧化物 （LiMn2O4） 复合金属氧化物 （LiNi0.5Mn1.5O4， LiNi0.33Co0.33Mn0.33O2） 复合金属的富锂氧化物 （Li1.2Ni0.2Mn0.6O2） 磷酸盐体系 （LiFePO4 ）
课程内容
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 锂离子电池概论 锂离子电池的理论基础 锂离子电池正极材料 锂离子电池负极材料 锂离子电池电解液 锂离子电池隔膜与粘结剂 锂离子电池结构与制造工艺 聚合物锂离子电池
第九章 锂离子电池设计及性能检测技术 第十章 锂离子电池科学研究前沿
法拉第定律的数学表达
M Q m n F
m：物质在电解过程中参与电极反应的质量 Q：通过电极的电量Q M：摩尔质量 n：电子化学计量数 F：法拉第常数
锂离子电池 正极材料
历史与现状
锂离子电池正极材料
锂离子电池电极极片剖面示意图
导电剂 乙炔炭黑 颗粒大小~50nm
100um
10um
集流体（正极Al/负极Cu） 电极材料 正极锂金属氧化物 负极石墨 颗粒大小5-50um
锂离子电池正极材料的应用分类
容量电池和动力电池材料要求对比
容量电池
比容量（能量密度） 功率 倍率 电压 内阻 使用寿命 恶劣环境要求 正极材料 高 低 ≤3C 一般 大 一般 一般 钴酸锂，锰酸锂
动力电池
低 高 >5C 高 小 长 高 磷酸铁锂、三元材料、 锰酸锂
小结：
正极材料的发展史就是 锂离子电池的发展史 正极材料是锂离子电池 的核心部分 正极材料按照材料、结 构，应用进行分类 没有完美的正极材料， 按照需求进行选择
LiCoO2 LiNixMnyCo（1-x-y）O2 Li1.2Ni0.2Mn0.6O2 LiNiO2
LiNi0.5Mn1.5O4
LiMn2O4
LiFePO4
常见正极材料：钴酸锂
理论容量 274mAh/g 实际容量 ~140mAh/g 工作电压 3.7V~4.4V 充放电电压平稳 价格昂贵 抗过充性能差 循环性能有待提高
常见正极材料：镍酸锂
理论容量 274
mAh/g
实际容量 190-210 mAh/g 工作电压 2.5-4.2V 制备困难 热稳定性差 循环性差
常见正极材料：锰酸锂
理论容量 148 mAh/g 实际容量 ~90-120mAh/g 工作电压 3-4V 成本低 安全性高 易制备 理论容量低 材料易溶出，电解液相容性差 深度充放造成容量迅速衰减 热稳定性差 循环性差