锂离子电池基础知识
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锂离子电池：分别用二个 能可逆地嵌入与脱嵌锂离 子的化合物作为正负极构 成的二次电池。人们将这 种靠锂离子在正负极之间 的转移来完成电池充放电 工作的独特机理的锂离子 电池形象地称为“摇椅式 高校教育精品PP电T 池”，俗称“锂电”。5
1 锂离子二次电池的概况
电子技术的发展，对高比能量的移动电源需求量加 剧。锂离子电池是一种理想的可移动电源，具有体积小， 重量轻，放电电压高，比能量大等优点。自从1990年 SONY公司推出世界上第一只锂离子电池，到2001年为 止，整个市场每年约4亿只该类电池用于纯消费类电子产 品。便携式摄像机、移动电话、手提电脑等95％以上使 用锂离子二次电池作为主要电源。
液的燃点而起火爆炸。在最近导致众多大厂笔记本电脑过热和起火的SONY锂电池
中，正是因为在电池制造过程中混入了过多的金属颗粒，容易在电池使用过程中发
生短路、产生火花。才导致了这些锂高校离教子育电精品池P的PT不稳定。
11
1 锂离子二次电池的概况
锂离子电池的种类
按形状分类：圆柱形、方形和扣式(或钱币形)；
（4）电池容量和比容量：电池容量是指一定放电条件下 可以从电池获得的电量，分理论容量、实际容量和额定容 量。比容量是指单位质量或单位体积电池所给出的容量， 称为质量比容量或体积比容量。
（2）电池内阻：电池内阻有欧姆电阻和电极在电化学反
应是所表现出的极化电阻。欧姆电阻、极化电阻之和为电池
的内阻。欧姆电阻由电极材料、电解液、隔膜电阻及各部分
零件的接触电阻组成。极化电阻是指电化学反应时由极化引
起的电阻，包括电化学极化和浓差极化引起的电阻。
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（3）开路电压和工作电压：开路电压是指外电路没有电 流流过时电极之间的电位差，一般开路电压小于电池电动 势。工作电压又称为放电电压或负荷电压，是指有电流流 过外电路时，电池两极间的电位差。工作电压总是低于开 路电压，因为电流流过电池内部时，必须克服极化电阻和 欧姆电阻所造成的阻力。
按正极材料分类：氧化钴锂型、氧化镍锂型、氧化锰 锂型和磷酸铁锂型等；
按电解质材料不同分类：液态锂离子电池、聚合物锂 离子电池
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1 锂离子二次电池的概况
锂离子电池的种类
相同点：液态锂离子电池和聚合物锂离子电池所用的正负极材料与液态锂离 子都是相同的，电池的工作原理也基本一致。一般正极使用LiCoO2，负极 使用各种碳材料如石墨，同时使用铝、铜做集流体。 区别：主要区别在于电解质的不同, 锂离子电池使用的是液体电解质, 而聚合 物锂离子电池则以聚合物电解质（液态有机电解质吸附在聚合物基质上，这 种电解质既不是游离电解质也不是固体电解质）来代替, 这种聚合物可以是 “干态”的,也可以是“胶态”的,目前大部分采用聚合物胶体电解质。
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1 锂离子二次电池的概况
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。
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一般认为，锂离子电池起火爆炸是由于其内部化学原理和成分导致的。由于人
们想在单位密度中储存更多的能量，这就导致了锂离子电池中碳、氧和易燃液体的
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1 锂离子二次电池的概况
锂离子电池的历史
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7
1 锂离子二次电池的概况
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；
锂离子电池对聚合物电解质的主要要求是离子电导率高， 电化学性能和热性能稳定，机械性能柔韧，机械强度高。
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1 锂离子二次电池的概况
锂离子电池的性能
（1）电池电动势：在等温等压条件下，当体系发生变化 时，体系吉布斯自由能的减少等于对外所做的最大膨胀功， 如果非膨胀功只有电工，则∆G=-nFE。当电池中的化学能 以不可逆方式转变为电能时，两极间的电位差E’一定小于可 逆电动势E。
锂离子电池基础知识
周猛
上海大学
2017.11.15
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1
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2
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3
摘要
1 锂离子二次电池的概况 2 锂离子电池的原理和特性 3 锂离子电池的应用与发展前景 4 锂离子电池材料
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4
1 锂离子二次电池的概况
锂是金属中最轻的元素，且标准电极电位为-3.045 V，是金 属元素中电位最负的一个元素。且锂离子可以在TiS2和 MoS2等嵌入化合物中嵌入或脱嵌。
4、低维护性：没有记忆效应，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。
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1 锂离子二次电池的概况
锂离子电池的优点
镉镍、氢镍、锂离子蓄电池性能对比
电解质 液态锂离子电池 液态
壳体/包装 不锈钢、铝
隔膜 25μPE
聚合物锂离子电 池
wk.baidu.com胶体聚合物
铝/PP复合膜
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没有隔膜或个 μPE
集流体
铜箔（负极） 和铝箔（正
极）
铜箔（负极） 和铝箔（正
极） 13
1 锂离子二次电池的概况
锂离子电池的种类
聚合物锂离子电池比能量高，电性能优良，不漏液，抗 过充电，结构简单，可以制成任意形状的超薄形电池。聚合 物锂离子电池还可以采用高分子作正极材料，其质量比能量 将会比目前的液态锂离子电池提高50％以上。此外,聚合物 锂离子电池在工作电压、充放电循环寿命等方面都比液态锂 离子电池有所提高。基于以上优点，聚合物锂离子电池被誉 为下一代锂离子电池。
含量不断增加。与此同时除了正极、负极以及隔离膜之外，锂离子电池内部还充满
了一种非常易燃的液体—锂盐类电解质。电池充电时，负极的锂离子向正极移动，
电池在使用过程中，锂离子又回到负极以提供能量。在充完电的状态下，失去大部
分离子的负极非常不稳定。这个温度足以使负极分解和释放氧。随着热量积蓄，电
池将会进入“热失控”状态。此时电池内部的温度将会极快地升高，最后到达电解
1 锂离子二次电池的概况
电子技术的发展，对高比能量的移动电源需求量加 剧。锂离子电池是一种理想的可移动电源，具有体积小， 重量轻，放电电压高，比能量大等优点。自从1990年 SONY公司推出世界上第一只锂离子电池，到2001年为 止，整个市场每年约4亿只该类电池用于纯消费类电子产 品。便携式摄像机、移动电话、手提电脑等95％以上使 用锂离子二次电池作为主要电源。
液的燃点而起火爆炸。在最近导致众多大厂笔记本电脑过热和起火的SONY锂电池
中，正是因为在电池制造过程中混入了过多的金属颗粒，容易在电池使用过程中发
生短路、产生火花。才导致了这些锂高校离教子育电精品池P的PT不稳定。
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1 锂离子二次电池的概况
锂离子电池的种类
按形状分类：圆柱形、方形和扣式(或钱币形)；
（4）电池容量和比容量：电池容量是指一定放电条件下 可以从电池获得的电量，分理论容量、实际容量和额定容 量。比容量是指单位质量或单位体积电池所给出的容量， 称为质量比容量或体积比容量。
（2）电池内阻：电池内阻有欧姆电阻和电极在电化学反
应是所表现出的极化电阻。欧姆电阻、极化电阻之和为电池
的内阻。欧姆电阻由电极材料、电解液、隔膜电阻及各部分
零件的接触电阻组成。极化电阻是指电化学反应时由极化引
起的电阻，包括电化学极化和浓差极化引起的电阻。
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（3）开路电压和工作电压：开路电压是指外电路没有电 流流过时电极之间的电位差，一般开路电压小于电池电动 势。工作电压又称为放电电压或负荷电压，是指有电流流 过外电路时，电池两极间的电位差。工作电压总是低于开 路电压，因为电流流过电池内部时，必须克服极化电阻和 欧姆电阻所造成的阻力。
按正极材料分类：氧化钴锂型、氧化镍锂型、氧化锰 锂型和磷酸铁锂型等；
按电解质材料不同分类：液态锂离子电池、聚合物锂 离子电池
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1 锂离子二次电池的概况
锂离子电池的种类
相同点：液态锂离子电池和聚合物锂离子电池所用的正负极材料与液态锂离 子都是相同的，电池的工作原理也基本一致。一般正极使用LiCoO2，负极 使用各种碳材料如石墨，同时使用铝、铜做集流体。 区别：主要区别在于电解质的不同, 锂离子电池使用的是液体电解质, 而聚合 物锂离子电池则以聚合物电解质（液态有机电解质吸附在聚合物基质上，这 种电解质既不是游离电解质也不是固体电解质）来代替, 这种聚合物可以是 “干态”的,也可以是“胶态”的,目前大部分采用聚合物胶体电解质。
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1 锂离子二次电池的概况
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。
高校教育精品PPT
10
一般认为，锂离子电池起火爆炸是由于其内部化学原理和成分导致的。由于人
们想在单位密度中储存更多的能量，这就导致了锂离子电池中碳、氧和易燃液体的
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1 锂离子二次电池的概况
锂离子电池的历史
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1 锂离子二次电池的概况
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；
锂离子电池对聚合物电解质的主要要求是离子电导率高， 电化学性能和热性能稳定，机械性能柔韧，机械强度高。
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1 锂离子二次电池的概况
锂离子电池的性能
（1）电池电动势：在等温等压条件下，当体系发生变化 时，体系吉布斯自由能的减少等于对外所做的最大膨胀功， 如果非膨胀功只有电工，则∆G=-nFE。当电池中的化学能 以不可逆方式转变为电能时，两极间的电位差E’一定小于可 逆电动势E。
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摘要
1 锂离子二次电池的概况 2 锂离子电池的原理和特性 3 锂离子电池的应用与发展前景 4 锂离子电池材料
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1 锂离子二次电池的概况
锂是金属中最轻的元素，且标准电极电位为-3.045 V，是金 属元素中电位最负的一个元素。且锂离子可以在TiS2和 MoS2等嵌入化合物中嵌入或脱嵌。
4、低维护性：没有记忆效应，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。
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1 锂离子二次电池的概况
锂离子电池的优点
镉镍、氢镍、锂离子蓄电池性能对比
电解质 液态锂离子电池 液态
壳体/包装 不锈钢、铝
隔膜 25μPE
聚合物锂离子电 池
wk.baidu.com胶体聚合物
铝/PP复合膜
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没有隔膜或个 μPE
集流体
铜箔（负极） 和铝箔（正
极）
铜箔（负极） 和铝箔（正
极） 13
1 锂离子二次电池的概况
锂离子电池的种类
聚合物锂离子电池比能量高，电性能优良，不漏液，抗 过充电，结构简单，可以制成任意形状的超薄形电池。聚合 物锂离子电池还可以采用高分子作正极材料，其质量比能量 将会比目前的液态锂离子电池提高50％以上。此外,聚合物 锂离子电池在工作电压、充放电循环寿命等方面都比液态锂 离子电池有所提高。基于以上优点，聚合物锂离子电池被誉 为下一代锂离子电池。
含量不断增加。与此同时除了正极、负极以及隔离膜之外，锂离子电池内部还充满
了一种非常易燃的液体—锂盐类电解质。电池充电时，负极的锂离子向正极移动，
电池在使用过程中，锂离子又回到负极以提供能量。在充完电的状态下，失去大部
分离子的负极非常不稳定。这个温度足以使负极分解和释放氧。随着热量积蓄，电
池将会进入“热失控”状态。此时电池内部的温度将会极快地升高，最后到达电解