锂离子电池材料及电池中伟新材料
中南大学冶金科学与工程学院 中伟新材料 锂离子电池材料及电池
心第一节概述第二节锂离子电池第三节锂离子电池正极材料第四节负极材料第五节锂离子动力电池中伟新材料
中南大学冶金科学与工程学院 中伟新材料 第一节 概述 第二节 锂离子电池 第三节 锂离子电池正极材料 第四节 负极材料 第五节 锂离子动力电池
第一节概述1、锂电池主要应用领域成熟产业新兴产业消费性电子产品功率/能量型系统电动工具轻型电动车新能源汽车能源储存系统可携式电子产品能源产业20072015199120072010中伟新材料
中南大学冶金科学与工程学院 中伟新材料 1、锂电池主要应用领域 第一节 概述
锂离子电池的应用日益广泛便携式电器驱动电源FGOMDM电动工具电动汽车电动大巴电动自行车Application of LIB is extended储能电站fromportabletoautomotiveevento stationarypower电网调峰supply中伟新材料
中南大学冶金科学与工程学院 中伟新材料 电动自行车 电网调峰 电动汽车 锂离子电池的应用日益广泛 便携式电器 驱动电源 储能电站 电动工具 电动大巴 Application of LIB is extended from portable to automotive, even to stationary power supply
2、锂电池的市场分布其他，11%数码相机，手机，49%4% 手提电脑，36%中伟新材料
中南大学冶金科学与工程学院 中伟新材料 2、锂电池的市场分布
3.锂一次电池锂：在已知金属中具有最轻的原子量（6.942）和最负的标准电极电势（-3.045V）。锂一次电池具有能量密度大、工作温度范围宽、放电电压平稳、贮存寿命长等优点>目前已有Li/l、Li/Ag,CrO4、Li/(CF)，、Li/MnO2、Li/SO2)Li/SOCI,等六个品种商品化。由于不能充电反复使用，锂一次电池存在资源浪费严重、使用成本过高的缺点。中伟新材料
中南大学冶金科学与工程学院 中伟新材料 3.锂一次电池 锂：在已知金属中具有最轻的原子量（6.942）和最负的标 准电极电势（-3.045V）。 锂一次电池具有能量密度大、工作温度范围宽、放电电压 平稳、贮存寿命长等优点。 目前已有Li/I2、Li/Ag2CrO4、Li/(CF)n、Li/MnO2、Li/SO2、 Li/SOCl2等六个品种商品化。 由于不能充电反复使用，锂一次电池存在资源浪费严重、 使用成本过高的缺点
4、.金属锂三次电池在二十世纪六七十年代，人们就开始以金属锂为负极的次电池的研究。但该体系存在很多不足：活泼金属锂易使电解液分解：易形成锂枝晶：锂要过量4~5倍，使其有效比容量大大降低存在循环性能差和安全性问题，目前正在进行采用Li-AI合金代替金属锂和对合金进行修饰和改性等研铵，但一直未能实用化。中伟新材料
中南大学冶金科学与工程学院 中伟新材料 4、.金属锂二次电池 在二十世纪六七十年代，人们就开始以金属锂为负极的二 次电池的研究。但该体系存在很多不足： 活泼金属锂易使电解液分解； 易形成锂枝晶； 锂要过量4~5倍，使其有效比容量大大降低 存在循环性能差和安全性问题。 目前正在进行采用Li-Al合金代替金属锂和对合金进行修饰 和改性等研侒，但一直未能实用化
20世纪80年代出现了锂离子二次电池，以金属锂为负极，MnO2、MnS2等为正极，LiCIO4的有机溶液为电解液。但是由于二次锂电池中锂电极的反复充电性及安全性一直得不到有效的解决，二次锂电池未能达到实用化阶段。MoliEnergy公司的Li/MoS，电池1989年发生着火事故后，锂二次电池的研发进入低潮，PositiveNegativcNon-agueours(L,Host 1)liquidelectrolyte(Lithium)After1oocyclesNegatiNon-acueousPostM(Li,Host 1)Li,Host2)liquidClectrolvteLi
20世纪80年代出现了锂离子二次电池，以金属锂为负 极，MnO2、MnS2等为正极，LiClO4的有机溶液为电解 液。但是 由于二次锂电池中锂电极的反复充电性及安全 性一直得不到有效的解决，二次锂电池未能达到实用化阶 段。 MoliEnergy公司的Li/MoS2电池1989年发生着火 事故后，锂二次电池的研发进入低潮。
5、负极材料沿革20世纪70年代，锂金属一次电池成功应用1972年，Exxon公司首先推出了以金属锂为负极TiS,为正极的锂金属二次电池。X枝晶问题→安全问题→金属锂改性（Al,Si，Ge,Sn，Pb，Sb，Bi等的Li合金），存在体积变化大，材料粉化，电接触恶化D.W.Murphy等最早（1978年）提出可用一种可嵌入化合物取代金属锂作为负极。1990年SONY公司推出以炭材料为负极的锂离子电池中伟新材料
中南大学冶金科学与工程学院 中伟新材料 5、负极材料沿革 20世纪70年代，锂金属一次电池成功应用， 1972年，Exxon公司首先推出了以金属锂为负极， TiS2为正极的锂金属二次电池。 枝晶问题→安全问题→金属锂改性（Al, Si, Ge, Sn, Pb, Sb, Bi等的Li合金），存在体积变化大，材料 粉化，电接触恶化 D.W.Murphy等最早（1978年）提出可用一种可嵌入 化合物取代金属锂作为负极 。1990年SONY公司推出 以炭材料为负极的锂离子电池
6、正极材料1972年，可嵌入（intercalation）化合物的概念，无机硫族层状化合物的结构和性能数据。Whittingham最初用的是TiS,TiS./Li体系，V..=2.0V，LiTiS2,0<x<1,但当I增大时，容量下降很快。更高嵌入电位的材料氧化物体系，O相对于S，更小的离子半径，更大的电负性，M-O键比M-S键有更强的离子性→更强的氧化性一→氧化/还原电势更高1980年，J.B.Goodenough最早指出LiM0（M=Co、Ni、Mn）类化合物将是合适的正极材料。中伟新材料
中南大学冶金科学与工程学院 中伟新材料 6、正极材料 1972年，可嵌入（intercalation）化合物的概念，无 机硫族层状化合物的结构和性能数据。 Whittingham 最初用的是TiS2 TiS2/Li体系，Voc=2.0V，LixTiS2 , 0<x<1,但当I增 大时，容量下降很快。 更高嵌入电位的材料 氧化物体系，O相对于S，更小的离子半径，更大的电负 性，M-O键比M-S键有更强的离子性→更强的氧化性 → 氧化/还原电势更高 1980年，J.B.Goodenough最早指出LixMO2 （M=Co、Ni、Mn）类化合物将是合适的正极材料