锂离子电池研究现状
低温锂电池的研究现状及应用
酸亚铁 系的使用范 围比较 广泛 ， 但是它 的缺点也很明显 ， 这种方 法存在 严重的知识 产权隐 患， 而且 由于这 种方法 的局 限性， 使得锂 电池 的耐低
温性 能较 差 ， 限制 了锂电池 的使用 范围。 这两种 方法 各有优 劣， 在使用
【 关键词 】 低 温锂 电 池； 研 究现状 ； 应用
也开始 逐渐走 向成 熟 ， 目前来说 ， 锰 酸锂 技 术较为成熟 ， 其缺 点是 单体 二倍以上。而高能量 密度电池的关键 在于高负载容量之 电极 材料 的开发， 电池 寿命短 。 磷酸 亚铁 锂 系的技术 相 对于锰 酸 钾来说 相对 较弱 ， 但 是 对于可逆 的电极材料而言， 具有层 或隧道结构等开旃 ｝ 生 结构材料为最适 由于其比较 经济实用 ， 因此 ， 国内的很多企 业都 采用这种 方法 ， 虽然 磷 用。 在锂 离 子二次电池中 ， 此 类结构提供了 锂 离子容 易 进 出的管道与快速的 迁移率， 可增加 电池的循环 寿命。
通 过其 他方式 将 电能通过 转化 重新 使用 （ 锂离子 由能量较 低的正 极材 目 前， 低 温锂 电池 的发展 也受 到 了很 大 的限 制 ， 但 从 商业 方面 来 料被 赶往 负极材料 ） ， 能够充电的电池相当于一个银行 ， 能够储蓄 电能 ， 说， 低温锂 电池 的发展是成 功的 ， 但 是对锂 离子 电池及其研 究者而言 ， 这也 是它最大 的特点 不能够 充电的锂电池也 叫一次性 电池 ， 它是 单 向 机 遇 与挑 战 并存 。 根据 ２ ０ １ １ 年 的新型铅 酸 电池的研发 以及我 国铅 酸 电 的， 不能够储 存电能。 锂 电池 有很 多优点 ， 因此 ， 它的使用范 围也 比较广 池 行业内的整合， Ｅ ｌ 本研 究工作者将 钠硫 电池 在储能 上的应 用， 以及 近 泛， 锂 电池的体 积 比较小 ， 使 用方便 ， 由于锂 电池的 材料 比较特 殊 ， 因 年 来研 究所 、 学校 关注 的锂 硫 电池 和 锂 空气 电池 的发 展 ， 都 将对 当前 此， 它的质量 比较轻 ， 而且能量 比较高 ， 污 染很小 ， 还能够 循环利 用。 由 锂离子 市场 造成冲 击。 特 别是有研 究报告称 ， 近 期美国的研 究人员的一 于 锂电池 众多 的优点 ， 因此 ， 它也 成为了２ ｌ 世纪 的理 想能源 。 锂 聚合物 项 重大技 术突破 将有可能 是锂 空气电池有 潜力实现 电池 技术 的一大飞 电池从正 负极材料 （ 添加 剂） 分类 ： 可分为锂离子Ｌ Ｉ Ｂ ， 聚合物Ｐ Ｌ Ｂ 。 跃， 因为与标准 电池相 比它减 轻了重量 ， 降低了复杂度。 ２ ． 低 温锂 电池 的 缺点 只有通过 创新才 能够 拯 救锂 电池的发展 ， 目前研 究者 的重 点任务 低 温锂电池的发展一直备受 国内外学者 的关注 ， 自从低温锂电池产 就是工艺创新 ， 从而降低 电池的生产成 本， 提高低 温锂电池的 重复利用 生以来 ， 由于其具 有质量 轻、 可 重复利用等 众多优 点而得到 了 众 多生产 厂 家的 青睐 ， 虽 然低温 锂电池 取得 了很好 的发展 ， 但是， 它也 有很 多局 限。 虽然锂 电池 的利用率 很高， 而且可以充 电的锂 电池 还能够 多次重复 利用 ， 但是 锂电池 的成 本却很 高， 这 主要是 由于 锂电池 的原材 料不多， 而 且原材料 的开采 和加工 比较 复杂， 再加上它的提 纯问题 ， 就导 致它成 本的增加 。 由于锂 电池 的原材料 比较 特殊 ， 在： ｂ ｎ Ｔ ＿ 过程中容 易与其他元 素发生化 学反应 ， 因此 ， 容 易造 成安 全事故 的发生 ， 这也是 锂电池 的又
全固态锂电池研究报告
全固态锂电池研究报告
随着人们对环保和安全的要求日益提高，全固态锂电池作为新一代锂离子电池已逐渐受到关注。
本报告就全固态锂电池的研究现状、技术特点及应用前景进行分析和探讨。
一、全固态锂电池的研究现状
全固态锂电池是指电解质全部为固态材料的锂离子电池，其优点包括高安全性、高温度稳定性、高能量密度等。
目前，全固态锂电池的研究主要集中在电解质材料、电极材料以及电池构造等方面。
电解质材料包括硫化合物、氧化物、硅酸盐等，电极材料则包括硫化物、氧化物等。
近年来，全固态锂电池的研究进展较快，不断有新材料推出，但仍存在问题，如电阻率大、循环寿命短等。
二、全固态锂电池的技术特点
全固态锂电池相比液态锂电池，具有以下技术特点：
1.较高的安全性：全固态锂电池采用固态电解质，不含有液态电解质，相比液态锂电池更加安全可靠。
2.较高的能量密度：固态电解质的特性使得全固态锂电池具有更高的能量密度，有望超过目前的液态锂电池。
3.较高的温度稳定性：全固态锂电池能够在高温环境下运行，且有较好的稳定性，不会像液态锂电池那样发生“热失控”的问题。
三、全固态锂电池的应用前景
由于全固态锂电池具有高安全性、高能量密度、高温度稳定性等优点，其应用前景广泛。
目前，全固态锂电池已被应用于智能手表、
智能手环、无人机、电动汽车等领域。
随着全固态锂电池技术的不断完善，其应用范围将会越来越广泛。
总之，全固态锂电池是未来电池领域的重要发展方向，其研究和应用具有重要的意义和前景。
锂离子电池健康状态估计及寿命预测研究进展综述
锂离子电池健康状态估计及寿命预测研究进展综述一、本文概述随着可再生能源的快速发展和电动汽车市场的不断扩大，锂离子电池作为高效能量储存和转换的关键部件，其性能和使用寿命的评估受到了广泛关注。
锂离子电池健康状态（State of Health, SOH）估计和寿命预测对于电池管理系统（Battery Management System, BMS）的智能化和电池性能的优化至关重要。
本文旨在综述锂离子电池健康状态估计及寿命预测的最新研究进展，包括常见的评估方法、模型构建以及实际应用中的挑战与前景。
通过系统地梳理和分析现有文献，本文旨在为相关领域的研究人员提供全面而深入的参考，以推动锂离子电池健康管理技术的进一步发展。
二、锂离子电池基础知识锂离子电池（LIBs）是现代电子设备中广泛使用的能源存储技术。
它们以其高能量密度、无记忆效应和长循环寿命等优点，在便携式电子产品、电动汽车和储能系统中得到了广泛应用。
了解锂离子电池的基本原理和结构对于其健康状态估计和寿命预测的研究至关重要。
锂离子电池主要由正极、负极、隔膜、电解质以及外部封装结构组成。
其中，正极和负极是储存和释放锂离子的主要场所，常见的正极材料有钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂等，而负极则主要采用石墨或硅基材料。
隔膜位于正负极之间，防止了电子的直接接触，只允许离子的通过。
电解质则起到传输离子的作用，通常采用液态或固态的有机电解质。
锂离子电池的充放电过程涉及到锂离子的嵌入和脱出。
充电时，锂离子从正极材料中脱出，通过电解质和隔膜，嵌入到负极材料中；放电过程则相反，锂离子从负极材料中脱出，再次嵌入到正极材料中。
这一过程中，正负极材料的化学结构会发生变化，进而影响到电池的性能。
锂离子电池的性能参数主要包括容量、能量密度、内阻、开路电压等。
容量指的是电池在特定条件下能够储存或释放的电量，通常以安时（Ah）或毫安时（mAh）表示。
能量密度则是指单位体积或单位质量的电池所能储存的能量，通常以瓦时/千克（Wh/kg）或瓦时/升（Wh/L）表示。
锂离子电池组均衡电路的发展现状
锂离子电池组均衡电路的发展现状摘要：在当前的能源领域，随着人们对于可再生能源的需求不断增加，锂离子电池作为一种新型储能技术逐渐受到关注。
而锂离子电池组平衡电路则是其中的关键组成部分之一，其主要作用是控制电池电压和电流输出，保证整个电池组的工作稳定可靠。
因此，本文重点研究锂离子电池组均衡电路的发展现状，旨在为相关领域的发展提供参考意见和建议。
关键词：锂离子；电池组；均衡电路；发展锂离子电池作为一种新兴的储能装置，具有高能量密度、长寿命、低维护成本等优点，被广泛用于电动汽车、无人机、智能手机等领域。
但是，由于其电化学特性较为复杂，需要进行有效的控制才能保证其正常工作，平衡电路就是实现这种控制的关键所在。
1锂离子电池组均衡电路基本原理1.1性能指标在锂离子电池组中，均衡电路是控制和调节电池电压的重要组成部分。
均衡电路的主要功能是对不同电池之间的电平进行平衡，以确保整个电池组能够稳定地工作并提供稳定的输出电压。
因此，均衡电路的设计需要考虑多种因素，如电池容量、温度变化等因素对电池的影响以及外部环境的变化等等[1]。
均衡电路的性能指标主要包括稳定性、效率、功率密度等方面。
其中，稳定性是最为重要的一个方面，因为如果均衡电路不能够保证电池间电压的一致性，就会导致电池放电速度不均匀，从而影响整个电池组的工作效果。
此外，均衡电路还需要具备较高的效率和功率密度，以便于实现高能量密度和低成本的目标。
为了达到这些目标，均衡电路设计者通常采用一些先进的技术手段来提高其性能表现。
例如，利用数字信号处理技术可以实现更加精确的电压控制；通过优化电路结构也可以降低功耗和减小体积大小；同时，还可以结合传感器技术实时监测电池的状态，及时调整均衡参数以适应不同的工况。
1.2设计要求均衡电路应该能够有效地平衡各个单元之间的电压差，以确保整个电池组的稳定性和寿命，均衡电路还需具备较高的效率和低功耗的特点，以便于实现对电池组的高效控制和管理。
锂离子电池富锂锰基正极材料研究现状
锂离子电池富锂锰基正极材料研究现状摘要：科技的不断发展带来无数的便利与逐渐增高的能量需求，传统的锂离子电池正极材料已经越来越难以满足人们对高能量密度电池的需求，富锂锰基正极材料则因为高比容量成为了研究热点。
本文主要介绍了富锂锰基正极材料的晶体结构与反应机理，重点分析了该富锂锰基正极材料的不足，列举了当前研究较为热门富锂锰基正极材料的改性方法。
关键词：锂离子电池；富锂锰基；改性化石能源的不可再生与对环境较不友好的缺陷推动着人类不断寻求着更为清洁与便利的新能源，锂离子电池便是人类不断发展研究出的一个方向。
锂离子电池因具有良好的循环性能与容量，被广泛地运用于各个领域之中，但随着锂离子电池不断地被运用于各行各业，传统锂离子电池比容量不足的局限性也体现出来。
锂离子电池的容量很大程度取决于正极材料，因此具备远超常规锂离子电池的比容量的富锂锰基锂离子电池开始受到研究人员的关注，被认定为最有可能成为下一代锂离子电池的正极材料[1]。
虽然富锂锰基正极材料相比传统锂离子正极材料大大提升了比容量，但是富锂锰基锂离子电池也存在着首次库伦效率低、严重的容量衰减与倍率以及循环性能差的不足，限制了富锂锰基正极材料的商用[2]。
为了改进富锂锰基正极材料的性能推动其商用化，现在许多学者均在研究富锂锰基正极材料的改性，本文将从富锂锰基正极材料的结构与性能为基础分析，并介绍当前富锂锰基正极材料改性的研究现状。
1富锂锰基正极材料1.1 富锂锰基正极材料结构结构是决定材料性能的重要影响因素，目前对于LRM(富锂锰基正极材料)的结构两种认可度较高的学说是单相固溶体模型与两相纳米复合体模型。
单相固溶体是早期研究常使用的模型，该模型下的LRM晶格参数的变化规律符合Vegard定律，被认为是由LiTMO2与Li2MnO3组成的固溶体。
固溶体模型理论的不足之处在于未能解释LRM过渡金属层中锂与过渡金属原子比例为1/2的客观事实。
两相纳米复合体模型是近期更受认可的结构，这一模型下的LRM由菱方晶系的相与单斜晶系的相组成，化学式可表示为x Li2MnO3(1–x)LiTMO2(TM=Ni,Co,Mn...)。
磷酸铁锂电池应用现状及发展趋势
应用前景
随着技术的不断进步和应用的不断深化，磷酸铁锂电池在工业应用领域中的前 景十分广阔。未来，磷酸铁锂电池将面临以下发展趋势：
1、市场需求持续增长：随着环保意识的提高和清洁能源的推广，磷酸铁锂电 池的市场需求将持续增长。特别是在电动汽车、储能系统和太阳能、风能等领 域，对磷酸铁锂电池的需求将会显著增加。
2、储能系统领域
随着可再生能源的普及，储能系统变得越来越重要。磷酸铁锂电池具有高能量 密度和长寿命等特点，使得其在储能系统中得到广泛应用。通过利用磷酸铁锂 电池，储能系统可以有效地存储能源并实现能源的平稳输出，从而提高可再生 能源的利用率。
3、太阳能和风能领域
太阳能和风能作为清洁能源，已成为全球各地积极推广的能源类型。然而，由 于太阳能和风能的不稳定性，需要储能系统来平衡能源的输出。磷酸铁锂电池 作为一种高性能的储能电池，在太阳能和风能领域中得到了广泛应用。通过利 用磷酸铁锂电池，可以有效地存储太阳能和风能，并在需要时进行释放，从而 提高清洁能源的利用率。
2、技术创新不断涌现：未来，随着科学技术的不断发展，磷酸铁锂电池的技 术创新也将不断涌现。如提高能量密度、降低成本、提高安全性等方面的技术 创新，将进一步推动磷酸铁锂电池的应用和发展。
3、产业整合与合作加强：随着磷酸铁锂电池市场的不断扩大，产业整合和合 作将进一步加强。各大电池制造商、能源公司和工业企业将通过合作、联盟等 方式，共同推动磷酸铁锂电池产业的发展。
1、电池寿命长：磷酸铁锂电池的寿命长达20年，可以减少频繁更换电池带来 的成本和麻烦。
2、电池能量密度高：磷酸铁锂电池具有较高的能量密度，可以在相同重量的 情况下提供更高的能量输出。
3、稳定性高：磷酸铁锂电池具有较高的化学稳定性，能够在高温、低温、和其他有害物质，对环境友好，可以降低 对环境的负面影响。
锂离子电池的电化学阻抗谱分析研究进展
4、优化电池设计：通过对不同设计参数的电池进行EIS测量，可以确定最佳 的设计方案。例如，通过改变电极材料的组成或优化电池的几何形状，可以降低 内阻并提高性能。
5、检测电池故障：如果电池在循环过程中出现故障，其EIS谱会发生变化。 因此，定期监测EIS谱可以帮助及时发现并预防潜在的故障。
四、结论
一、引言
随着电动汽车、便携式电子设备和航空航天等领域的快速发展，锂离子电池 （LIB）因其高能量密度、无记忆效应和长循环寿命等特点而受到广泛。为了进 一步优化LIB的性能，准确评估其内部电化学反应过程，研究者们开发了多种电 化学测试方法，其中电化学阻抗谱（EIS）测量是一种有效的无损分析手段。
EIS能够提供关于LIB电荷/放电过程中涉及的复杂电化学反应的信息，帮助 研究者们理解和优化电池的性能。本次演示将探讨EIS测量在LIB研究中的应用及 其背后的科学原理。
结论
本次演示介绍了锂离子电池电化学阻抗谱分析的研究进展，包括研究现状、 关键技术、研究方法、成果和展望以及结论。电化学阻抗谱分析作为一种重要的 实验手段，能够帮助科研人员深入了解锂离子电池的电化学反应机制，优化电池 性能和提高安全性。
尽管目前该领域已经取得了一定的成果，但仍存在一些问题和挑战，未来的 研究方向和趋势包括发展更精细和智能的测量系统和技术，研究适合不同类型和 用途的锂离子电池的等效电路模型和数据处理方法，以及结合其他分析方法形成 多尺度、多维度的分析体系。
在数据处理方面，首先需要对EIS数据进行去噪和校正，以消除仪器噪声和 电极极化等影响因素。然后，利用等效电路模型对实验数据进行拟合和解析，以 获取锂离子电池内部反应的动力学参数。常见的等效电路模型包括R(QR)并联模 型、Warburg阻抗模型、常相位元件模型等，可根据实际情况进行选择。最后， 通过对比不同样本电池的EIS数据，分析其电化学反应过程的差异，为优化电池 性能和安全性提供指导。
锂离子电池隔膜的研究进展
锂离子电池隔膜的研究进展一、本文概述随着全球能源需求的日益增长和环境保护压力的加大，锂离子电池作为一种高效、环保的能源储存与转换装置，在电动汽车、便携式电子产品以及可再生能源系统等领域的应用越来越广泛。
而作为锂离子电池中的关键组件之一，隔膜的性能对电池的安全性和电化学性能具有重要影响。
因此，对锂离子电池隔膜的研究进展进行综述，对于推动锂离子电池技术的进一步发展具有重要意义。
本文首先介绍了锂离子电池隔膜的基本结构和功能，阐述了隔膜在电池中的作用及其重要性。
然后，重点回顾了近年来锂离子电池隔膜在材料、结构和制备工艺等方面的研究进展，包括无机隔膜、有机隔膜和复合隔膜等不同类型的隔膜材料，以及纳米技术、表面改性等先进制备工艺的应用。
本文还讨论了锂离子电池隔膜研究面临的主要挑战和未来发展趋势，如提高隔膜的机械强度、热稳定性和离子透过性等。
通过综述锂离子电池隔膜的研究进展，本文旨在为相关领域的研究人员提供全面的参考和借鉴，促进锂离子电池技术的不断创新和发展，为推动可持续能源利用和环境保护做出贡献。
锂离子电池隔膜是电池内部的一种关键组件，其主要功能是在正负极之间提供一个物理屏障，防止电池在工作过程中发生短路和燃爆。
隔膜还需要允许电解液中的离子通过，以保证电池的正常充放电过程。
隔膜的材料通常需要具备良好的化学稳定性、高的机械强度、优秀的热稳定性和低的离子电阻。
目前，商业化的锂离子电池隔膜主要由聚烯烃材料（如聚乙烯、聚丙烯）制成，这些材料在电解液中具有良好的化学稳定性。
一些先进的隔膜还采用了多层结构、纳米涂层、陶瓷涂覆等技术，以提高其性能。
隔膜的性能对锂离子电池的性能有重要影响。
理想的隔膜应该具有高的孔隙率、合适的孔径和孔径分布，以提供足够的离子通道。
同时，隔膜的厚度、机械强度、热稳定性等也需要与电池的其他组件相匹配，以保证电池的安全性和长寿命。
近年来，随着锂离子电池在电动汽车、储能系统等领域的大规模应用，对隔膜的性能要求也越来越高。
锂离子电池研究现状及展望
【 关键词】 ｇｆ 电池 ； 锂 ｆ － 正极材料 ； 负极材料 ； 电解液
势． 但是成本有待降低 ０引 言 ． 目前 ， 硬碳材料 由于存 在首效低 、 实密度 低 、 压 工艺不成 熟等 问 目 ． 国已经将新能源汽车产业列为战略性新兴产业之 一 在 前 我 因此 ． 还没有进人大规模商 品化 阶段 ． 国内相关领域仍处于试验阶 ２１ ０ ０年 １ 月 ５ ７日． １ — 于北京 拉菲特城 堡酒店 召开的 “０ ０ｆ ２ １ 第五届） 题 ， 相关文献报道很 少 北京 动力锂离子 电池技术及产业发展 国际论坛” ． 上 杨裕生 院士指 出 ． 段 ． ２２其他 负 极材 料 ． 电动汽车的发展是历史性 的趋势 、 世界 性的发展潮 流 ． 国应该 重视 我 发展 以电动车的生产 、 运行 为主体 ． 以动力 电池生产 为核心的高技术 除了碳类负极 材料 ． 其他负极材料主要包括锡基复合氧化物 、 过 产业群＿ １ ＿ 渡金属氧化物 、 碳硅 复合材料和钛 酸锂 等 ． 中钛酸锂是 当前的研究 其 锂离子 电池可望大规模应用于 电动汽车和太 阳能 、 风能等 清洁电 热点之一。 钛酸锂负极材料是一种嵌入 式化合物 ． 晶石结构 ． 以嵌入 Ｉ 尖 可 Ｊ ｉ 能 的储存 所 以． 近年来锂离子电池逐渐成为研究者和商家关 注的热 ７ ｍＡ ／ 点。 锂离子 电池 以其高能量密度 、 长循环寿命 （ ５ ０ ＞ ０ 次） 快速充放 电 、 电极 的理论嵌锂容量为 １５ ｈｇ 在作为锂离子动力 电池用负极材 钛酸锂具有非常 明显 的优势 。其循 环寿命 超长 ， 酸锂体积变 钛 等方面的优异性能和 日趋降低的制作成本 ． 逐步成 为未来 ｌ～ ０ 内 料 时 ， Ｏ２ 年 被称为 “ 零应变” 材料。钛酸锂和电解液之 间的界面上不会形 电动车的首选电池日 本文对锂离子电池 的研究现状进行 了综述 ． 最后 化很小 ． 成 ＳＩ ． Ｅ 膜 内阻不会增加 。安全性 能优异 ． 电压平 台位 于 １ ． Ｖ附近 ， ５ 对锂离子电池未来的发展进行了展望 不易 引起金属锂析 出 电压平台稳定 ． 具有 良好的耐过充性 能和耐过 １ 极材料 ． 正 但是钛酸锂 的电极电位相对较高 ． 密度 、 压实 重量 比能量相对 锂离子正极材料直接影响锂 离子动力 电池 的能量密度特性 、 比功 放性 能 导 大倍率性能 尚需提升 ． 产品一致性 和电池加 工性 能也 率特性 、 温度特性 以及安全特性 。目 前商业化 的锂离子正极材料 主要 较低 ． 电性差 ． 较差 ． 这些缺 陷限制 了钛酸锂的广泛 商业化应用 。 但随着研究的发展 ， 有 Ｌ Ｃ Ｏ 、 ｉ ｉ３ ｏ ３ １Ｏ 、 ｉＭｎＯ４ＬＦ Ｐ ４ ｉ ｏ ２Ｌ Ｎ １Ｃ １Ｍｎｈ ２Ｌ ｘ ２ 、 ｉ ｅ Ｏ 。 ／ ／ 本文认为其前景还是很值得期待的。 ＬＣ Ｏ 作为第一代商品化的锂离子正极材料具有许 多优点 ： ｉｏ 比能
新型锂离子电池正极材料的研究现状及其发展前景
ｙ
Ｃ Ｏ（ Ａ ， ，ｉ ｏＭ ２ Ｍ＝ １Ｍｇ Ｔ ） 及
Ｌｉ ｉ ｘ － ｙ ＣＯ Ｍｎ Ｏ 三元正极 材料是 Ｎ ｌ ２
料对提高 锂离子 电池能量密度 的重要
性。 另外 ， 在高 能量 密度 电池 的安全性
锂状 态 下 的安全 问题 突 出等 缺点 。 若
容 量可达 ２ ０—２ ０ ５ ８ ｍＡｈ／ 但 是该 ｇ，
类 富锂 固溶体复合 氧化 物材料通常需
子 电池 ， 必然 需要研 发新 型的 电极 就
仅从 正极材料 容量 比较 而言 ， 钴 一 镍一 锰 （ —ｃＯ Ｎｉ —Ｍ ｎ 三元 电极 材料的发 ）
工性 能好 等 ） 但 由于 其成 本高 、 电 ， 高
的控 制及 其材 料修 饰 改性 非常 重要 ， 而镍 ～ 锰 三元材料 在价格 、 钴一 热稳定
性及 循环 稳 定性 方面 具有 优势 ， 以 所
除了单独 这 些材料 使 用外 ， 某些 场 在
合这 两种材料还 会与尖 晶石锰 酸锂进
朝 着 高能 量密 度 、 功率 密 度及 大型 高 化 方 向发 展 ， 例如 ， 用 锂 离 子 电池 商
的能 量 密度 虽 已实现 ２ ０ ｈ／ｋｇ ０Ｗ 的
指标 ， 但市 场 的需 求仍 然需 要锂 离子
电池 的能 量密 度进 一 步提 高 ， 增加 如 到 ２ ０～３ ０ ｈ／ｋｇ ５ ０Ｗ 的水平 ， 然这 显
行混合使 用 。
体 产物 为氧 气 ， 而未 包覆 材料体 系 的
主 要气体 产物 为 二氧 化碳 。 这为 推测 当电极 充到高 电位 时所 发生的 电化学 （ 化学 ） 应提 供 了有 益的 实验证 据 。 反
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锂离子电池研究现状
摘要:锂离子电池和传统的蓄电池比较起来,不但能量更高,放电能力更强,循环寿命更长,而且其储能效率能够超过90％,以上特点决定了锂离子电池在电动汽车、存储电源等方面极具发展前景。
本文对对锂离子电池的正极材料、负极材料、电解液等方面的研究现状进行探讨。
关键词:锂离子电池正极材料负极材料电解液
锂离子电池能够大规模地运用于电动汽车产业,并用于太阳能与风能等清洁能源的保存。
因此,如今锂离子电池技术已经成为研究人员及企业高度关注的重要课题。
锂离子电池凭借其极高的能量密度、较长循环的寿命、快速充电与放电等诸多方面的优势以及不断降低的生产制作成本,已经成为今后十至二十年中电动汽车的首选电池。
为此,笔者对锂离子电池的研究现状开展了研究。
1 正极材料研究现状
锂离子电池的正极材料将直接影响到锂电池所具有的能量密度性能、比功率特点、温度特点和安全特点等等。
在当前的市场化锂离子电池中,其正极材料主要包括了LiCoO2、LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2、LixMn2O4等LiFePO4等四种。
第一种是LiCoO2,这是第一代市场化
锂离子电池正极材料,具备了一些优势,如比能量相对而言比较高,循环性能以及高、低温状态下的工作性能较好,与之相对应的锂离子电池产品一般用在各类小型电子设备。
然而,因为使用这一材料的电池在安全性和耐过充性上相对较差,再加上Co资源较为稀缺,其价格十分昂贵,由此而无法成为大容量车用与储能锂电池正极上使用的材料。
第二种是LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2,这是一种具有了高容量的三元类材料,其可逆比容量能够达到160mAh/g之上,是一种十分有前途的正极材料。
这一材料和电解液之间的相容性比较好,循环性能十分好,能够应用于手机电池和动力电池等很多产品之中。
因为三元材料会鉴于Ni、Co、Mn等三种元素的比例变化而具有不一样的性能,可见,这类材料能够产生出大量的正极材料,从而满足于各类产品之需求。
第三种是LixMn2O4,这是一种成本更加低的材料,其热稳定性与抗过充电性均超过了LiCoO2与LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2,其三维隧道结构要比层间化合物更加有利于Li+的嵌入与脱出,主要应用在高功率动力电池上。
然而,其相对较低的110mAh/g的比容量以及较差的300次循环性能,尤其是高温循环性之差导致其运用具有非常大的限制。
第四种是LiFePO4。
这是一种磷酸盐聚阴离子化合物,也是近年来较快地发展起来的正极材料之一,具备了比较高的安全性,其耐高温性相当好,循环性能也具有优势,从而使其在动力电池与备用电源领域具有十分广阔的实际运用前景。
然而,同时其也存在着电压平台比较低、电导率较低以及低温的放电性与倍率放电差等特点。
综合考虑正极材料的未来发展前景,磷酸铁锂材料中所存在的一系列问题必将得到合理的解决,
学者们与企业所一致看好的LiFePO4能够在车用电池领域当中具备较好的发展前景。
2 负极材料研究现状
当前,对于锂电池负极材料的研究主要集中于碳材料、合金材料钛酸锂以及过渡金属氧化物等等。
其中,碳材料是研究者最早投入研究并用在锂电池生产中的负极材料。
依据负极材料的结构特性,一般分为三类:石墨,易石墨化碳即软碳,难石墨化碳,即硬碳。
因为软碳和石墨所具有的结晶性能较为类似,一般均觉得其比硬碳更为容易插入锂之中,也就是更为容易进行充电,其安全性自然也就更加好。
石墨类材料的技术相对来说较为成熟。
常规锂电池负极材料主要有天然石墨、天然石墨改性材料、中间相炭微球以及石油焦类人造石墨等,其中中间相炭微球的结构较为特殊,呈现出球形的片层结构,而且表面上较为光滑,其直径介于5m～40m之间,这一材料所具有独特的形貌导致其在比容电量(能够达到330mAh/g之上)、安全性能、放电效能及循环寿命(循环次数在2000次之上)等诸多方面具备了明显的优势,然而其成本有待于进一步降低。
当前,硬碳材料因为具有首效较低、压实的密度较低、工艺上不够成熟等大量问题,所以尚未进入到大规模的商品化之中,而国内对这一领域尚处在试验阶段之中,有关的文献报道非常少。
除了上述碳类负极材料之外,其他的负极材料包括了锡基复合氧化物、碳硅复合材料以及钛酸锂等,其中的钛酸锂是目前重要的研
究热点。
这种材料是一种嵌入式的化合物,呈现出尖晶石结构,还可嵌入Li+。
目前,电极理论嵌锂容量的大小是175mAh/g。
在作为锂动力电池负极材料之时,钛酸锂具备了十分显著的有利条件,不仅循环寿命非常长,而且钛酸锂的体积变化十分小,被称之为零应变材料。
钛酸锂与电解液间在界面上不会出现SEI膜,而且内阻并不会有增加,其安全性能十分优异,电压平台在1.5V左右,不容易导致金属锂的析出。
电压的平台较为稳定,具备了极好的耐过充性能以及耐过放性能。
然而,钛酸锂电极电位相对而言比较高,其压实密度与重量比能量相对而言比较低,导致导电性差与大倍率性能需要进一步提升,而产品的一致性与电池的加工性能相对而言也比较差,从而限制了钛酸锂更加广泛的市场化运用。
3 电解液研究现状
电解质的作用是在正、负极之间输送与传导锂离子。
当前,电解液的溶剂包括了碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯以及碳酸甲乙酯等五类。
当前,动力电池一般是以LiPF6为电解质盐的,并由碳酸乙烯酯与直链碳酸酯共同构成的混合溶剂作为电解液。
然而,因为LiPF6的热稳定性与化学稳定性相对比较差,对于怎么进一步提升动力与储能电池安全性能、循环性能等方面具有无法忽视的负面影响。
所以,要不断研究新型电解质锂盐、功能添加剂的作用,这已成为这些年来锂电池电解液研究的重要方向,因此,二草酸硼锂在锂离子电池当中的运用已经引起了研究者更大的关注。
用这种盐所配制而
成的电解液具有抗过充与阻燃等作用,所形成的SEI膜十分稳定。
LiMn2O4在LiBOB电解液当中的分解热只达到60J/g,而LiFePO4则更低,大概是6～8J/g,如此一来,就能极大地提升动力电池的安全性。
因此,把LiBOB视为添加剂加以运用,和LiPF6进行混合使用,能够极大地提升动力电池所具有的高温循环作用。
4 结语
当前,中国已将新能源汽车业列为今后一个时期大力发展的战略性新兴产业之一,这就为锂离子电池打开了更为广阔的市场空间。
同时,在电动自行车领域、航天领域、军事领域之中,锂离子电池也具有非常好的发展前景。
笔者坚信,随着锂离子电池技术的进一步发展,锂离子电池所具有的性能必然会愈来愈高,其应用价值也会越来越大,并朝着高能量密度化、高功率化、大型化等趋势继续发展。
参考文献
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[3]李伟伟.锂离子电池正极材料研究进展[J].电子元件与材料,2012(63).。