锂离子电池全面介绍
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锂离子电池全面介绍
2001-2005 年全球锂离子二次电池产量统计
锂离子电池全面介绍
全球锂离子二次电池生产区域分布
锂离子电池全面介绍
2005 年锂离子二次电池的消费结构
锂离子电池全面介绍
全球锂离子二次电池主要生产厂商锂离子二 次电池的产业龙头地位一直以来都被日本三洋电 机独霸，据最新统计，2006 年第一季度三洋电 机锂离子二次电池的产量已高达5000 万只/月， 遥遥领先于其他竞争对手，比克、索尼、比亚迪 和三星以月产2000 万以上居于锂离子电池制造 商第二集团的位置。
锂离子电池全面介绍
锂离子电池全面介绍
锂离子电池全面介绍
锂离子电池全面介绍
尖晶石LiMn2O4
优点： ①锰资源丰富（约50亿吨），廉价，材料成本约为LiCoO2的1/10； ②耐过充性能及电池安全性能好。
锂离子电池全面介绍
尖晶石LiMn2O4
问题： ①循环性差（特别在45℃以上的高温下）：锰的溶
解、流失。 ②比容量低：~120 mAh/g。 改善 掺杂金属离子如Cr、Al、Ni等-LiMn2-xMxO2 合成富锂的锰锂氧化物—Li1+δMn2-δO4
锂离子电池全面介绍
镍酸锂
层状结构，比容量：160 ~ 200mAh/g，平均嵌锂 电位约为3.8V（VS.Li+/Li）
主要优点： ①比容量高；②价格较低廉，仅为LiCoO2的1/3 存在的问题： ①大电流充放能力差；②稳定性差，存在安全隐患。 改进方法（掺杂）： LiNi0.8Co0.2O2（镍钴固熔体） 层状结构，比容量：
180~ 190 mAh/g，循环性能好，结构稳定。
锂离子电池全面介绍
磷酸铁锂（LiFePO4）
橄榄石型结构
锂离子电池全面介绍
磷酸铁锂（LiFePO4）
锂离子电池全面介绍
锂离子电池全面介绍
Cd-Ni、MH-Ni、锂离子电池性能比较
无
锂离子电池全面介绍
锂离子二次电池的发展
自90年代日本索尼公司开发成功以来，锂离 子电池迅速向产业化发展，并在移动电话、摄像 机、笔记本电脑等便携式电器上大量应用。
移动电话占43%的市场份额，笔记本电脑占41%，摄 影机占7%，小型光碟机(MD)4%，个人数码助理占2%，数 码相机1%。1994年索尼公司锂离子电池月产量达到200 万只，1996年全世界锂离子电池年产量1.2亿只，占充 电电池市场的三分之一。世界锂离子电池的生产前几年 几乎被日本人垄断，1998年日本锂离子电池的生产能力 就已达到4亿只／年。
在正极中（以LiCoO2 为例），Li+和Co3+各自位于立方 紧密堆积氧层中交替的八面体位置。
充电时，锂离子从八面体位置发生脱落，释放一个电子， Co3+氧化为Co2+；放电时，锂离子嵌入到八面体位置，得到 一个电子，Co2+还原为Co3+。
在负极中，当锂插入到石墨的墨片分子平面上，与锂离 子之间发生一定的静电作用，因此实际大小比在正极中要大。
(二)锂离子二次电池
该类电池以人造石墨或天然石墨等作负极， 正极和电解液仍与锂电池相同。电池反应实际 上也是一种嵌入反应。
锂离子电池全面介绍
第一页 上一页
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最后页
电极反应： Cathode: LiMeO2 - xe- → Li1-xMeO2 + xLi+ Anode: 6C + xLi+ + xe- → C6Lix LiMeO2 + 6C → C6Lix + Li1-xMeO2
Li/MoS2电池：
xLi+MoS2 ↔ LixMoS2,
该电池以Li和MoS2作为负极和正极的活性物质，采 用有机电解液。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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Li/MnO2 :LiMn2O4或α,β-EMD（电解MnO2）作 为正极活性物质，电池充放电反应为:
xLi+LiMn2O4 ↔ Li1+X Mn2O4 xLi +α，β-MnO2 ↔ LiX MnO2
SEM micrograph of (a)LiCo锂O离2子,(电b池)L全iC面介o0绍.3Al0.7O2, (c)LiNi0.5Co0.5O2 (d)LiNi0.2Al0.3Co0.5O2 powders calcined at 800℃
钴酸锂正极材料
Constant current discharge and charge curves of bare LiCoO2 at 0.2 mA/cm2 between 3.0 and 4.5 V.
锂离子电池全面介绍
锂离子电池全面介绍
中国手机锂离子电池OEM 市场厂商结构
锂离子电池全面介绍
2005 年中国锂离子电池生产区域分布
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锂离子电池的组成
正极 负极 隔膜 电解液
锂离子电池全面介绍
锂离子电池正极材料
钴酸锂（LiCoO2）正极材料 锰酸锂（LiMn2O4）正极材料 镍酸锂（LiNiO2）正极材料 磷酸铁锂（LiFePO4）正极材料
锂离子电池全面介绍
钴酸锂正极材料
尖晶石结构：循环性能差，不稳定。 层状结构：稳定！经典正极材料。
a=0.2816nm c=1.4056nm c/a=4.899 DLi+=10-9~10-7cm2/s
锂离子电池全面介绍
层状LiCoO2结构式意图
锂离子电池全面介绍
市场趋势
锂离子电池全面介绍
钴酸锂正极材料
MBI、LG 化学、力神、NEC、Maxell 则属 于第三集团。TOP10 制造商月产都在550 万以 上。
锂离子电池全面介绍
2005 年全球锂离子二次电池厂商产出结构
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锂离子电池设备
锂离子电池全面介绍
锂离子电池全面介绍
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锂离子电池全面介绍
复习
碱性Ni/Cd电池 电池表达式 负极反应
电池反应 碱性Ni/Cd电池怎样达到密封？ 优缺点？
锂离子电池全面介绍
镍氢电池 电池表达式 负极反应 正极反应 电池反应
锂离子电池全面介绍
锂离子二次电池
锂离子电池全面介绍
锂电池和锂离子电池
（一）锂电池
锂二次电池
以金属锂或锂合金作为负极，以插入式或嵌入式 过渡金属化合物（如V6O13，MoS2等）作为正极活 性物质，电池反应能可逆进行的一类电池的总称。
2001-2005 年全球锂离子二次电池产量统计
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全球锂离子二次电池主要生产厂商锂离子二 次电池的产业龙头地位一直以来都被日本三洋电 机独霸，据最新统计，2006 年第一季度三洋电 机锂离子二次电池的产量已高达5000 万只/月， 遥遥领先于其他竞争对手，比克、索尼、比亚迪 和三星以月产2000 万以上居于锂离子电池制造 商第二集团的位置。
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尖晶石LiMn2O4
优点： ①锰资源丰富（约50亿吨），廉价，材料成本约为LiCoO2的1/10； ②耐过充性能及电池安全性能好。
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尖晶石LiMn2O4
问题： ①循环性差（特别在45℃以上的高温下）：锰的溶
解、流失。 ②比容量低：~120 mAh/g。 改善 掺杂金属离子如Cr、Al、Ni等-LiMn2-xMxO2 合成富锂的锰锂氧化物—Li1+δMn2-δO4
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镍酸锂
层状结构，比容量：160 ~ 200mAh/g，平均嵌锂 电位约为3.8V（VS.Li+/Li）
主要优点： ①比容量高；②价格较低廉，仅为LiCoO2的1/3 存在的问题： ①大电流充放能力差；②稳定性差，存在安全隐患。 改进方法（掺杂）： LiNi0.8Co0.2O2（镍钴固熔体） 层状结构，比容量：
180~ 190 mAh/g，循环性能好，结构稳定。
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无
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自90年代日本索尼公司开发成功以来，锂离 子电池迅速向产业化发展，并在移动电话、摄像 机、笔记本电脑等便携式电器上大量应用。
移动电话占43%的市场份额，笔记本电脑占41%，摄 影机占7%，小型光碟机(MD)4%，个人数码助理占2%，数 码相机1%。1994年索尼公司锂离子电池月产量达到200 万只，1996年全世界锂离子电池年产量1.2亿只，占充 电电池市场的三分之一。世界锂离子电池的生产前几年 几乎被日本人垄断，1998年日本锂离子电池的生产能力 就已达到4亿只／年。
在正极中（以LiCoO2 为例），Li+和Co3+各自位于立方 紧密堆积氧层中交替的八面体位置。
充电时，锂离子从八面体位置发生脱落，释放一个电子， Co3+氧化为Co2+；放电时，锂离子嵌入到八面体位置，得到 一个电子，Co2+还原为Co3+。
在负极中，当锂插入到石墨的墨片分子平面上，与锂离 子之间发生一定的静电作用，因此实际大小比在正极中要大。
(二)锂离子二次电池
该类电池以人造石墨或天然石墨等作负极， 正极和电解液仍与锂电池相同。电池反应实际 上也是一种嵌入反应。
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电极反应： Cathode: LiMeO2 - xe- → Li1-xMeO2 + xLi+ Anode: 6C + xLi+ + xe- → C6Lix LiMeO2 + 6C → C6Lix + Li1-xMeO2
Li/MoS2电池：
xLi+MoS2 ↔ LixMoS2,
该电池以Li和MoS2作为负极和正极的活性物质，采 用有机电解液。
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Li/MnO2 :LiMn2O4或α,β-EMD（电解MnO2）作 为正极活性物质，电池充放电反应为:
xLi+LiMn2O4 ↔ Li1+X Mn2O4 xLi +α，β-MnO2 ↔ LiX MnO2
SEM micrograph of (a)LiCo锂O离2子,(电b池)L全iC面介o0绍.3Al0.7O2, (c)LiNi0.5Co0.5O2 (d)LiNi0.2Al0.3Co0.5O2 powders calcined at 800℃
钴酸锂正极材料
Constant current discharge and charge curves of bare LiCoO2 at 0.2 mA/cm2 between 3.0 and 4.5 V.
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锂离子电池正极材料
钴酸锂（LiCoO2）正极材料 锰酸锂（LiMn2O4）正极材料 镍酸锂（LiNiO2）正极材料 磷酸铁锂（LiFePO4）正极材料
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钴酸锂正极材料
尖晶石结构：循环性能差，不稳定。 层状结构：稳定！经典正极材料。
a=0.2816nm c=1.4056nm c/a=4.899 DLi+=10-9~10-7cm2/s
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层状LiCoO2结构式意图
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市场趋势
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钴酸锂正极材料
MBI、LG 化学、力神、NEC、Maxell 则属 于第三集团。TOP10 制造商月产都在550 万以 上。
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复习
碱性Ni/Cd电池 电池表达式 负极反应
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镍氢电池 电池表达式 负极反应 正极反应 电池反应
锂离子电池全面介绍
锂离子二次电池
锂离子电池全面介绍
锂电池和锂离子电池
（一）锂电池
锂二次电池
以金属锂或锂合金作为负极，以插入式或嵌入式 过渡金属化合物（如V6O13，MoS2等）作为正极活 性物质，电池反应能可逆进行的一类电池的总称。