锂离子电池简介课件

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氢氧燃料电池
Pt电极
H2
O2
KOH
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锂离子电池
锂电池技术背景
定义：
锂电池的全称应该叫锂离子电池（简称LIB），在20世纪90年代 初索尼公司将锂电池产业化。它以碳为负极，以含锂的化合物作 正极；在充放电过程中，没有金属锂存在，只有锂离子，这就是 锂离子电池名称的由来。
的金属铅， 两极浸在
H2SO4溶液
铅蓄电池
电器小型化 多功能化发展
体积小、性能好的 碱性锌－锰电池 应运 而生。这类电池的重要特征是电解液由原来 的中性变为离子导电性更好的 碱性，负极也由 锌片改为锌粉，反应面积成倍增长，使放电电 流大幅度提高。
新型燃料电池
燃料电池不是把还原剂、氧化剂物质全 部贮藏在电池内，而是在工作时，不断从外 界输入，同时将电极反应产物不断排出电池
●手机 ●数码相机 ●对讲机 ●笔记本电脑 ●电动钓鱼杆 ●微型打印机 ●矿灯 ●移动DVD
锂离子电池应用 2
普通锌锰电池
碱性电池
为什么是它？
锂离子电池
镍氢电池 镍 镉 电 池
锂离子电池的优点
1、高能量密度： 100 Wh/Kg以上，为镍镉电池的三倍，镍氢电池的两倍； 2、电压平台高：3.6 V，镍基电池为1.2 V； 3、低温下工作优：在-20～60℃的温度范围内工作，低温下的工作优于其它电 池； 4、无记忆效应，低维护性：无需定期放电，最理想的保存方式，就是在 40%充 电后冷藏保存，可以保存达十年之久 ； 5、低自放电率：约6％/月； 6、长循环寿命(＞1000次，100％DOD)； 7、环保：无重金属，无污染。
From： IIT 中信建设研发部
1. 目前全球锂电池主要满足手机，笔记本电脑，PDA等电子产品 需求，市场规模为50亿美元。
2. 未来5年、10年左右，电动汽车将推动锂电池市场规模达约110、 550亿美元规模。
汽车用动力锂电池市场分析（二）
3. 国内已经有完整的锂电池产业链，比亚迪、比克等已居全球锂 电池行业前列，且在动力电池关键的电池组成领域并不落后国 外厂商（比亚迪全球第一个推出商用插电式混合动力汽车 F3DM，天津力神将与迈尔斯合作生产动力电池），产业整体 的规模和技术竞争力并不明显落后于国外。
?隔膜：一种特殊的复合膜，它的功能是隔离正负极，阻止电 子穿过，同时能够允许锂离子通过，从而完成在电化学充放电 过程中锂离子在正负极之间的快速传输。目前主要是聚乙烯 （PE）或者聚丙烯（PP）微孔膜。
工作原理：
当外部电源给电池充电,此时正极上的电子e从通过外部电 路跑到负极上,锂离子Li+从正极“跳进”电解液里，“爬过” 隔膜上弯弯曲曲的小洞，“游泳”到达负极，与早就跑过来的 电子结合在一起。当电池放电时，机理与充电是刚好是相反的， 以LiFePO4为例，其化学反应方程式为：
锂电池简介
电池
电池 电池是一种利用电化学的氧化 -还原反应，进行
化学能------ 电能之间转换的储能装置。
一次电池
锌锰干电池 纽扣电池
电池
二次电池
锂原电池 铅酸电池 镍氢电池
锂离子电池
认识各种电池
干电池
负极：Zn – 2e-43; 2e- = 2NH3+H2 总反应：Zn +2NH 4+= Zn 2++ 2NH3+H2
2. 动力电池行业从无到有，市场容量从目前的十几亿到2018 年 的约325亿，未来几年是十几倍的增长，巨大的增长空间将 使整个产业链受益。
3. 电动汽车将带动与产业配套的相关设备产业飞速发展，如充 电站，充电适配器，大功率充电设备连接器等。
汽车用动力锂电池市场分析（一）
全球锂电池市场规模（亿美元）预测
锂离子电池的缺点
1、安全性能问题：需复杂的保护线路； 2、放电倍率低：1 C ~ 2 C； 3、易于老化：存储的锂离子电池照样会容量衰竭； 4、价格昂贵
锂离子电池发展方向：
发展电动汽车用大容量 锂离子电池
发展电动汽车用动力电池的社会意义：
1. 减少对石油的依赖程度； 2. 减少CO2的排放量，减缓全球温室效应； 3. 优良的电池性能有助于改善汽车的整体性能；
减少CO2的排放量
1. 中国目前面临着越来越大的碳减排压力。 2. 从OICA的统计数据来看，汽车尾气排放已占据CO2排放总量
的16％，因此，推广使用清洁能源汽车，是势在必行的一项 重大举措。
汽车占 CO 2排放量的 16 ％
发展电动汽车用动力电池的经济意义：
1. 电池是目前新能源汽车技术和成本上最大的瓶颈，同时也是 新能源汽车产业链中利润最丰厚的一环，而且丰厚利润将长 期维持；
减少对石油的依赖程度
中国原油需求和消费图
中国石油总需求供需缺口
1. 数据表明，以目前的开采速度计算，全球石油储量可供生产40年，煤炭可用 160年，对于我国这样一个多煤少油的国家而言，发展锂电池新能源应用势 在必行。
2. 我国石油对外依存度已到达53%。
3. 目前，我国原油消费60％用于交通用油，所以如何降低交通用油量，减少对 原油进口的依赖程度有重要的意义。
锌筒（负极）
2MnO 2+H2=2MnO(OH)
石墨棒（正极）
ZnCl +4NH =[Zn(NH
2
3
3)4]Cl2
NH4Cl、ZnCl 和 H2O等
2
其他干电池：碱性锌-锰干电池、
MnO 2和C
银-锌纽扣电池等
普通锌-锰干电池的结构
优点：携带方便
缺点：电量小，污染大
蓄电池
（1）铅蓄电池
正极材料是 PbO2，负极材 料是海绵状
锂电池分类：
聚合物锂电池和锂离子电池主要区别在电解质，锂离子电池的电 解质是液态的，聚合物电池的电解质是胶体型、或者固态聚合物。 聚合物锂电池的反应原理和锂离子电池一样，一般以软包的形式， 形状可塑性强；锂离子电池一般做成圆柱形或者方形。从安全角 度来讲，聚合物锂电池比锂离子电池更安全。
锂离子电池应用 1
内部结构：
锂离子电池由正极、负极、电解液和隔膜等组成。
?正极：由含锂的过渡金属氧化物组成，常用的 材料有钴酸锂、 锰酸锂、三元材料和磷酸铁锂。
?负极：石墨、石墨化碳材料、改性石墨、石墨化中间相碳微粒 ?电解液：一种有机电解液，大部分是由六氟磷酸锂（LiFL6）加 上有机溶剂配成。（六氟磷酸锂由五氯化磷和溶解在无水氟化氢 中的氟化锂反应结晶而成）