锂离子电池正极材料知识培训42页PPT
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锂离子电池正极材料知识概述PPT(共 42张)
压实密度
压实密度与材料的理论密度和颗粒形貌、粒度分布等有关。 理论密度 = 单胞内原子总质量/单胞体积
三元材料可以看作为Ni、Co和Mn取代LiCoO2中的Co，与 LiCoO2同为六方结构，都属R-3m空间群。 Ni、Co和Mn的原子 量、离子半径相近，因此理论密度相近。
在实际应用中，LiCoO2的压实密度（RX767）可达4.2 g/cm3，
目前研究较多的锂离子电池正极材料有LiCoO2、镍钴二元， 镍钴锰、锰类化合物、LiFePO4等。
3. 锂离子电池正极材料
3.1 LiCoO2
LiCoO2最早是由Goodenough等人在1980年提出可以用 于锂离子电池的正极材料，之后得到了广泛的研究。
LiCoO2具有合成方法简单，工作电压高，充放电电压 平稳，循环性能好等优点，是最早用于商品化的锂离子电 池的正极材料，也是目前应用最广泛的正极材料。
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。
3.1.1 LiCoO2的结构
3
1
4 2
Co3+ (3b)
O2 (6c)
Li+ (3a)
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。
锂电池基础知识培训课件(PPT 36张)
注液
激光焊
卷绕
检测包装
配料工艺流程
正极 负极 负极干粉处理 正极干粉处理 负极筛粉 正极混干粉 负极搅拌
正极真空搅拌
负极筛浆料
正极筛浆料
正极拉浆
负极真空搅拌 负极拉浆
拉浆工艺流程
正、负极浆料 送带
上浆
烘烤
收带
正、负极裁片
裁片工艺流程
正极 负极 负极裁大片 正极裁大片 负极划线刮粉 正极划线刮粉 负极吸尘 正极片辊切 负极筛片辊切 正极称重分档 负极称重分档 正极制片 负极制片
制片工艺流程
正极真空烤烘 正极吸尘 正极片辊压 正极焊极耳 正极贴胶纸 正极吸尘 负极真空烤烘
负极片辊压
负极焊极耳 负极帖胶纸
负极冲压极耳
负极吸尘 卷绕
卷绕
卷绕工艺流程
正负极片 配片 隔膜 隔膜裁剪 套绝缘片并固定 入壳 负正极极耳点焊 卷绕 离芯入壳 测短路 压盖帽 底部超声焊 铝镍复合带
压芯 压底部胶纸
测短路 激光焊
激光焊工艺流程
上夹具
激光焊接
全检内阻
全检气密性
称重分级 注液
注液工艺流程
真空烘烤
注液 贴胶纸 称重 擦洗 套胶圈 化成
化成工艺流程
高温烘烤 压钢珠 清洗 高温储存 自检电压 铝镍复合片点焊 分成
测电压、贴不干胶，半成品入库
化成
检测包装工艺流 程
充电 全检电压
放电
全检内阻
反充电
全检尺寸 装盒、包装 客户
要消除这种效应有两种方法，一是采用小电流深度放电 （如用0.1C放至0V）一是采用大电流充放电（如1C）几次 镍氢电池和锂离子电池均无记忆效应
锂离子电池正极材料 ppt课件
PPT课件
7
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
8
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
1
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
9
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
锂离子电池正极材料(1)幻灯片PPT
3、Olivine（橄榄石） Mn…..）
LixMPO4
（M=Fe、
§5.3.1具有α-NaFeO2型结构的材料
一、 LiCoO2 ,LiNiO2 ,LiMnO2几种材料 二、材料改进措施
三、正极材料的合成方法 § 5.3.2 具有尖晶石结构的LiMn2O4正极材料 § 5.3.3 具有橄榄石型的复合阴离子正极材料
=Li(oct)M(oct)O2(cp)
❖ 在锂离子电池中，LiMO2为还原态产物，充电时被氧化 成MO2。
❖ 晶格结构的另一个特征是在MO2中锂离子占据的八面 体位置互相连成一维隧道或二维、三维空间，以便锂的
2、LiCoO2
❖ 层状LiCoO2的研究始 于1980年，在理想层 状LiCoO2结构中，Li+ 和Co3+各自位于立方 紧密堆积氧层中交替的 八面体位置，c/a比为 4.899，但是实际上， 由于Li+和Co3+与氧原 子的作用力不一样，氧 原子的分布并不是理想 的密堆结构，而是发生 偏离，呈现三方对称性。
Li1－xCoO2存在的问题：
当锂脱出0.5左右时会发生：发生可逆相变，从三 方对称性转变成为单斜对称性，但不会导致 CoO2次晶格发生明显破坏，因此认为在循环过 程中不会导致结构发生明显的退化；
❖ 但衰当减锂，脱并出伴大随于着0钴.5的时损，失C。oO该2损不失稳是定由，于容钴量从发其生 所在的平台迁移到锂所在的平面，导致结构不稳 定，而且钴离子通过锂离子所在的平面迁移到电 解 质 中 。 因 此 ， X 射 线 衍 射 表 明 ， x<0.5 ， CoCo原子间距稍微降低，而x>0.5，Co-Co原子间 距反而增加。
3、 LiNiO2
与LiCoO2相比,LiNiO2价格便宜，实际脱锂量要高 出30mAh/g
锂离子电池三元正极材料ppt
失效机制
容量衰减
明确三元正极材料的失效机制，为优化电池 的循环寿命提供理论支持。
研究三元正极材料在充放电过程中的容量衰 减机制，以为延长电池寿命提供技术支持。
08
参考文献
参考文献
文章标题：锂离子电池三元正极材料的研究进展 作者：张三、李四、王五 发表时间：2020年
THANKS
谢谢您的观看
，可以优化其晶体结构、提高电子导电性和离子扩散系数，进而提高
电池的电化学性能。
02
离子掺杂
通过引入具有特定价态的离子（如Li+、H+、Na+等）对三元正极材
料进行掺杂改性，可以调整其能带结构和电子分布，提高电化学反应
活性和稳定性。
03
共掺杂
将两种或多种元素或离子同时掺入三元正极材料中，实现多元素协同
锂离子电池的工作原理主要涉 及锂离子在正负极之间的迁移 和插入反应。在充电过程中， 锂离子从正极迁移到负极，放
电过程中则相反。
电压与能量
锂离子电池的正负极材料决定 了电池的电压和能量密度。
充放电效率
充放电效率取决于多个因素， 包括电池的化学性质、制造工
艺和使用条件等。
锂离子电池的正极材料
1 2
钴酸锂
三元正极材料是锂离子电池中的关键组成部分，直接影响电 池的性能和安全性。
研究目的和意义
研究三元正极材料的目的是为了提高锂离子电池的能量密 度、寿命和安全性，以满足日益增长的市场需求。
三元正极材料的研究对于推动电动汽车、储能系统等领域 的发展具有重要意义。
02
锂离子电池概述
锂离子电池的工作原理
电极反应
多样化储能需求
随着可再生能源的大规模并网和分布式能源的发展，储能需求多样化，而三元正极材料具 有高能量密度和良好的循环性能，适用于各种储能应用场景。
锂离子电池三元正极材料(全面)正式版PPT文档
全锂化状态下稳定性好
正极材料的结构特点
〔1〕层状或隧道结构， 以利于锂离子的脱嵌，且在锂离 子 脱嵌时无结构上的变化 ， 以保证 电极具有 良好 的可逆性 能；
( 2 ) 锂离子在其 中的嵌入 和脱 出量大 ， 电极 有较高的 容量 ，并且在锂离子脱嵌时， 点电击极添反加响标的题自由能变化不大， 以保证电池充放电电压平稳；
改性
(1)可以在LiNiO2正极材料 掺杂Co、Mn、Ca、F、Al等 元素，制成复合氧化物正极 材料以增强其稳定性，提高 充放电容量和循环寿命。
(2) 还可以在LiNiO2材料中掺杂P2O5 ； 点击添加标题
(3) 参加过量的锂，制备高含锂的锂镍氧化物。
锰酸锂
试验发现过渡金属代替 Co改善了正极材料结构的稳定性； (2) 还可以在LiNiO2材料中掺杂P2O5 ；
1000℃空气气
点击添加标题
氛下煅烧而成。
改性
为了提高 LiCoO2的容量，改善其循环性能、降 低本钱，人们采取了 掺杂和包覆的方法。具体采用以下几种方法：(1)用过渡金属和非过渡金属 (Ni、Mn、Mg、A1、In、Sn)，来替代LiCoO2的Co用以改善其循环性能 。试验发现过渡金属代替 Co改善了正极材料结构的稳定性；而掺杂非过 渡金属会牺牲正极材料的比容量；
为了提高 LiCoO2的容量，改善其循环性能、降 低本钱，人们采取了掺杂和包覆的方法。 (3) 参加过量的锂，制备高含锂的锂镍氧化物。 提高材料的导电并改善充放电循环性能 LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2
( 3 ) 锂 离子在其中应有较大的扩散系数， 以使电池有 良 好 的快速充放 电性能。
钴酸锂
钴酸锂具有三种物相 ， 即层状结构 的 尖晶石结构的 和岩盐相 。目前，在锂离子电池 中，应用最多的是层状 的 LiCoO2 ，其理 论容量为 274mAh／g ， 实际容量在140—155 mAh／g 。其优点为 ：工作电压高，充放电电压平稳 ，适合大电流放电，比能量高 ， 循环性能好。缺点 是 ：实际比容量仅为理论容量的 50％左右， 钴的利用率低 ，抗过充电性能差点，击在添较加高标充题电电压下比容量迅 速 降低。另外，再加上钻资源匮乏，价格高的因素，因此 ，在很大 程度上减少了钴系锂离子 电池的使用范围，尤其是在电动汽车和 大型储藏 电源方面受到限制。
正极材料的结构特点
〔1〕层状或隧道结构， 以利于锂离子的脱嵌，且在锂离 子 脱嵌时无结构上的变化 ， 以保证 电极具有 良好 的可逆性 能；
( 2 ) 锂离子在其 中的嵌入 和脱 出量大 ， 电极 有较高的 容量 ，并且在锂离子脱嵌时， 点电击极添反加响标的题自由能变化不大， 以保证电池充放电电压平稳；
改性
(1)可以在LiNiO2正极材料 掺杂Co、Mn、Ca、F、Al等 元素，制成复合氧化物正极 材料以增强其稳定性，提高 充放电容量和循环寿命。
(2) 还可以在LiNiO2材料中掺杂P2O5 ； 点击添加标题
(3) 参加过量的锂，制备高含锂的锂镍氧化物。
锰酸锂
试验发现过渡金属代替 Co改善了正极材料结构的稳定性； (2) 还可以在LiNiO2材料中掺杂P2O5 ；
1000℃空气气
点击添加标题
氛下煅烧而成。
改性
为了提高 LiCoO2的容量，改善其循环性能、降 低本钱，人们采取了 掺杂和包覆的方法。具体采用以下几种方法：(1)用过渡金属和非过渡金属 (Ni、Mn、Mg、A1、In、Sn)，来替代LiCoO2的Co用以改善其循环性能 。试验发现过渡金属代替 Co改善了正极材料结构的稳定性；而掺杂非过 渡金属会牺牲正极材料的比容量；
为了提高 LiCoO2的容量，改善其循环性能、降 低本钱，人们采取了掺杂和包覆的方法。 (3) 参加过量的锂，制备高含锂的锂镍氧化物。 提高材料的导电并改善充放电循环性能 LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2
( 3 ) 锂 离子在其中应有较大的扩散系数， 以使电池有 良 好 的快速充放 电性能。
钴酸锂
钴酸锂具有三种物相 ， 即层状结构 的 尖晶石结构的 和岩盐相 。目前，在锂离子电池 中，应用最多的是层状 的 LiCoO2 ，其理 论容量为 274mAh／g ， 实际容量在140—155 mAh／g 。其优点为 ：工作电压高，充放电电压平稳 ，适合大电流放电，比能量高 ， 循环性能好。缺点 是 ：实际比容量仅为理论容量的 50％左右， 钴的利用率低 ，抗过充电性能差点，击在添较加高标充题电电压下比容量迅 速 降低。另外，再加上钻资源匮乏，价格高的因素，因此 ，在很大 程度上减少了钴系锂离子 电池的使用范围，尤其是在电动汽车和 大型储藏 电源方面受到限制。
《锂电知识培训》课件
资源，减少浪费。
废弃电池处理
废弃的锂电池需要得到妥善处理， 避免对环境造成危害。
回收利用
建立完善的回收利用体系，对废弃 的锂电池进行回收利用，减少对环 境的负担。
锂离子在电解质中传递，而电子通过外部电路传递，这是锂电池工作原理的核心。
REPORT
CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
02
锂电池的构成
正极材料
作用
正极材料是锂电池中关键的组 成部分，负责存储和释放能量
。
种类
包括钴酸锂、磷酸铁锂、三元 材料等。
要求
需要具有良好的电化学性能、 稳定性以及安全性能。
市场发展趋势
电动汽车市场
随着电动汽车市场的不断 扩大，锂电池的需求量也 将持续增长。
储能市场
随着可再生能源的普及， 储能市场也将成为锂电池 的重要应用领域。
消费电子市场
随着智能手机的普及，消 费电子市场对锂电池的需 求量也在不断增加。
对环境的影响与应对措施
资源消耗
锂电池的制造需要大量的稀有金 属，如钴、镍等，需要合理利用
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
06
锂电池的未来发展
技术创新与突破
01
一代锂 电池的发展方向，具有更 高的能量密度和更快的充 电速度。
锂硫电池
锂硫电池具有更高的能量 密度和更低的成本，是未 来锂电池的重要发展方向 。
锂空气电池
锂空气电池是一种新型的 锂电池，具有极高的能量 密度和环保性，是未来电 动汽车的重要动力源。
总结词
锂电池具有较长的循环寿命，能 够经受多次充放电而不显著降低 性能。
详细描述
废弃电池处理
废弃的锂电池需要得到妥善处理， 避免对环境造成危害。
回收利用
建立完善的回收利用体系，对废弃 的锂电池进行回收利用，减少对环 境的负担。
锂离子在电解质中传递，而电子通过外部电路传递，这是锂电池工作原理的核心。
REPORT
CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
02
锂电池的构成
正极材料
作用
正极材料是锂电池中关键的组 成部分，负责存储和释放能量
。
种类
包括钴酸锂、磷酸铁锂、三元 材料等。
要求
需要具有良好的电化学性能、 稳定性以及安全性能。
市场发展趋势
电动汽车市场
随着电动汽车市场的不断 扩大，锂电池的需求量也 将持续增长。
储能市场
随着可再生能源的普及， 储能市场也将成为锂电池 的重要应用领域。
消费电子市场
随着智能手机的普及，消 费电子市场对锂电池的需 求量也在不断增加。
对环境的影响与应对措施
资源消耗
锂电池的制造需要大量的稀有金 属，如钴、镍等，需要合理利用
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
06
锂电池的未来发展
技术创新与突破
01
一代锂 电池的发展方向，具有更 高的能量密度和更快的充 电速度。
锂硫电池
锂硫电池具有更高的能量 密度和更低的成本，是未 来锂电池的重要发展方向 。
锂空气电池
锂空气电池是一种新型的 锂电池，具有极高的能量 密度和环保性，是未来电 动汽车的重要动力源。
总结词
锂电池具有较长的循环寿命，能 够经受多次充放电而不显著降低 性能。
详细描述
《锂电池培训资料》PPT课件
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h
hì)
+
-
ì
)
放电
此时放电控制MOS打开
第四十六页，共76页。
电 压
2.3-2.5V
主流(zhǔliú)硬件保护电路原理图
主题以目前主流硬件保护IC厂家精 工（SEIKO）作为参考(cānkǎo)范例
第四十七页，共76页。
主流(zhǔliú)单节保护原理图
S-8261系列(xìliè)电路
第四十八页，共76页。
消费类电子(diànzǐ)
第十五页，共76页。
消费类电子(diànzǐ)
第十六页，共76页。
高端消费类电子(diànzǐ)
第十七页，共76页。
工业(gōngyè)工具类电子
第十八页，共76页。
新型(xīnxíng)电子产品
第十九页，共76页。
仪器仪表产品(chǎnpǐn)
第二十页，共76页。
目前广受关注的一种新兴锂离子电池材料，其突出特点是安全性非常好，不 会爆炸，循环性能非常优秀可达到2000周，这些特点使其非常适合电动汽车、 电动工具等领域。其标称电压只有3.2-3.3V，因此其保护线路部分也与常用锂离 子电池有所区别，但他的缺点也比较明显，能量密度远低于钴酸锂和三元材料。
第八页，共76页。
智能保护芯片的保护参数可以通过上位机电脑对线路板进行设定编程， 以达到最终想要的保护参数，优点是通用性强，应用范围广，缺点是 价格昂贵，软件操作稍复杂。
第三十六页，共76页。
硬件保护充电 控制 (chōng diàn)
过
过
放 控
充
电
制
控
( k
制
IC
(
量
ò n