锂离子电池基本结构ppt课件
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
170 mAh/g
120 mAh/g
电位平 台 3.7V
4V
4.2V
性价比 3 2 1
特点
性能稳定，高比容量，放电平 台平稳
高比容量，价格较低热稳定性 较差，
低成本，高温循环和存放性能 较差
10
1
LiCoO2正极材料
具有层状结构，理论容量274 mAh/g，实际容量140mAh/g 充放电过程中，层状结构易转化为尖晶石结构，高温循环性 能差。
负极 采用石墨层间化合物LiXC6； 隔膜 聚烯烃微孔膜(PE / PP)； 电解液 锂盐的有机溶液（LiPF6+PC /EC/DMC) 外壳五金件 铝/钢壳、盖板、极耳、绝缘片
3
锂离子电池结构示意图
4
1、锂离子电池结构——正极
（1）正极物质：活性物质、导电剂（碳黑）、黏结剂 组 （2）正极集流体：Al箔 成 （3）正极极耳：Al带
13
4
LiFePO4正极材料
具有橄榄石型结构，具有层状结构，理论容量274mAh/g， 实际容量170mAh/g，原料资源丰富，价格低廉，且无毒对 环境友好。
离子和电子电导率低，大电流放电性能不好。
解决途径：加入导电性物质、掺杂、包覆。
14
层状结构材料（ LiCoO2、 LiNiO2等）
15
尖晶石结构材料LiMn2O4
Li-ion Battery 第四章 锂离子电池基本结构
;.
1
一、锂离子电池的组成
正极
LiCoO2 、 LiNiO2 、 LiMn2O4 等
电池组成
负极
人造石墨系列、天然石墨系列、焦炭系列等
电解质
有机溶剂电解质（液态） 聚合物电解质（固态、凝胶）
2
正极 采用锂化合物（LiCoO2 / LiNiO2 / LiMn2O4 /LiFePO4 等)；
16
Mn2O4构成的尖晶石基本框架
17
动力电池正极材料LiFePO4
18
19
正极物质：钴酸锂+碳黑+PVDF
正极集流体：铝箔（约20µm厚)
正极极耳：铝带（约0.1mm厚）
5
2、锂离子电池结构——负极 （1）负极物质：活性物质、黏结剂 组 （2）负极集流体：Cu箔 成 （3）负极极耳：Ni带
负极极耳：镍带（约0.07mm厚）
负极集流体：铜箔（约15µm厚)
负极物质：石墨+PVDF
改性方法：掺杂（物理方法）、包覆（化学方法） -------稳定结构，提高放电容量和循环性能
制备方法：高温固相法、溶胶-凝胶法、水热法。
11
2
LiNiO2正极材料
具有层状结构，理论容量274 mAh/g，实际容量170mAh/g 无过充电现象，且具有价廉、无毒等优点。
热稳定性差，分解温度低，影响其循环性能，且完全纯 相的LiNiO2还未合成出。
应用： 只能在干燥环境下使用（如真空
干燥的手套箱，环境水分小于20ppm）。
8
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
9
解决途径：采用溶胶-凝胶法、掺杂、包覆 -----稳定结构，提高循环性能
12
3
LiMn2O4正极材料
具有尖晶石结构，理论比容量148 mAh/g，实际比容量 120 mAh/g。
制约其商品化的瓶颈：高温性能差，容量衰减快。 ------充放电过程中，尖晶石结构发生变化
解决途径：掺杂、包覆、采用LiBOB代替LiPF6
6
3、锂离子电池结构——隔膜
材质：单层PE（聚乙烯） 或三层复合PP（聚丙烯）+PE + PP
厚度：单层一般为16～20µm 三层一般为20～25µm
7
4、锂离子电池结构——电解液
组成： 锂盐（LiPF6 浓度1mol/L）+ 有机溶剂（PC:EC:DMC=1:1:1）
性质： 无色透明液体，具有较强吸湿性。
三、锂离子电池正极材料研究现状
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。
材料 名称 LiCoO2
LiNiO2
LiMn2O4
理论 比容量
274 mAh/g
274 mAh/g
148 mAh/g
实际 比容量
140 mAh/g
120 mAh/g
电位平 台 3.7V
4V
4.2V
性价比 3 2 1
特点
性能稳定，高比容量，放电平 台平稳
高比容量，价格较低热稳定性 较差，
低成本，高温循环和存放性能 较差
10
1
LiCoO2正极材料
具有层状结构，理论容量274 mAh/g，实际容量140mAh/g 充放电过程中，层状结构易转化为尖晶石结构，高温循环性 能差。
负极 采用石墨层间化合物LiXC6； 隔膜 聚烯烃微孔膜(PE / PP)； 电解液 锂盐的有机溶液（LiPF6+PC /EC/DMC) 外壳五金件 铝/钢壳、盖板、极耳、绝缘片
3
锂离子电池结构示意图
4
1、锂离子电池结构——正极
（1）正极物质：活性物质、导电剂（碳黑）、黏结剂 组 （2）正极集流体：Al箔 成 （3）正极极耳：Al带
13
4
LiFePO4正极材料
具有橄榄石型结构，具有层状结构，理论容量274mAh/g， 实际容量170mAh/g，原料资源丰富，价格低廉，且无毒对 环境友好。
离子和电子电导率低，大电流放电性能不好。
解决途径：加入导电性物质、掺杂、包覆。
14
层状结构材料（ LiCoO2、 LiNiO2等）
15
尖晶石结构材料LiMn2O4
Li-ion Battery 第四章 锂离子电池基本结构
;.
1
一、锂离子电池的组成
正极
LiCoO2 、 LiNiO2 、 LiMn2O4 等
电池组成
负极
人造石墨系列、天然石墨系列、焦炭系列等
电解质
有机溶剂电解质（液态） 聚合物电解质（固态、凝胶）
2
正极 采用锂化合物（LiCoO2 / LiNiO2 / LiMn2O4 /LiFePO4 等)；
16
Mn2O4构成的尖晶石基本框架
17
动力电池正极材料LiFePO4
18
19
正极物质：钴酸锂+碳黑+PVDF
正极集流体：铝箔（约20µm厚)
正极极耳：铝带（约0.1mm厚）
5
2、锂离子电池结构——负极 （1）负极物质：活性物质、黏结剂 组 （2）负极集流体：Cu箔 成 （3）负极极耳：Ni带
负极极耳：镍带（约0.07mm厚）
负极集流体：铜箔（约15µm厚)
负极物质：石墨+PVDF
改性方法：掺杂（物理方法）、包覆（化学方法） -------稳定结构，提高放电容量和循环性能
制备方法：高温固相法、溶胶-凝胶法、水热法。
11
2
LiNiO2正极材料
具有层状结构，理论容量274 mAh/g，实际容量170mAh/g 无过充电现象，且具有价廉、无毒等优点。
热稳定性差，分解温度低，影响其循环性能，且完全纯 相的LiNiO2还未合成出。
应用： 只能在干燥环境下使用（如真空
干燥的手套箱，环境水分小于20ppm）。
8
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
9
解决途径：采用溶胶-凝胶法、掺杂、包覆 -----稳定结构，提高循环性能
12
3
LiMn2O4正极材料
具有尖晶石结构，理论比容量148 mAh/g，实际比容量 120 mAh/g。
制约其商品化的瓶颈：高温性能差，容量衰减快。 ------充放电过程中，尖晶石结构发生变化
解决途径：掺杂、包覆、采用LiBOB代替LiPF6
6
3、锂离子电池结构——隔膜
材质：单层PE（聚乙烯） 或三层复合PP（聚丙烯）+PE + PP
厚度：单层一般为16～20µm 三层一般为20～25µm
7
4、锂离子电池结构——电解液
组成： 锂盐（LiPF6 浓度1mol/L）+ 有机溶剂（PC:EC:DMC=1:1:1）
性质： 无色透明液体，具有较强吸湿性。
三、锂离子电池正极材料研究现状
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。
材料 名称 LiCoO2
LiNiO2
LiMn2O4
理论 比容量
274 mAh/g
274 mAh/g
148 mAh/g
实际 比容量
140 mAh/g