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【资料】锂离子电池基础知识-一汇编


“/”,同时该尺寸数字的位数相应增加。
例:ICR18650
ICR20/1050
⑤ 方形锂离子电池在三个字母后用两位阿拉伯数字表示电池的厚度,单
位:mm 取整数。在三个字母和两位阿拉伯数字后再用两位阿拉伯数字表示
电池的宽度,单位:mm 取整数。
最后又用两位阿拉伯数字表示电池的高度,单位:mm 取整数。
LiMn2O4的主要性能指标(没有国家标准):
④ 磷酸铁锂 磷酸铁锂是橄榄石型晶体稳定结构,锂离子在其中嵌入/脱出并不会破坏晶体结 构,即使锂离子完全脱出也没有关系,因此LiFePO4具有良好的安全稳定性和高 循环性,价格低廉,没有毒性,对环境友好等优点,有希望成为较理想的锂离子 电池的正极材料。但也存堆积密度低,导电率低,充放电电压平台较低等不足。 磷酸铁锂主要性能指标:
⑤ 镍钴锰酸锂—三元正极材料 采用钴、锰对LiNiO2联合掺杂形成LiNixCoyMnzO2三元正极材料,是锂离子电池 正极材料研究的热点之一,由于引入了价格低廉的+4价的锰金属,Ni金属的价态 不必要求+3价,为此,Li-Ni-Co-Mn-O材料可在空气中直接煅烧,其合成更为方 便,生产成本大幅下降。同时该三元材料综合了LiCoO2、LiNiO2和LiMn2O4 三 者的优点,与LiCoO2相比具有更高比容量,更大能量密度,较好的安全性和更 低的成本。
10%。 ④ 无记忆效应。
⑤ 充放电安时效率高,化成后的锂离子电池充放电安时效率一般在
99%左右。 ⑥ 循环寿命长,锂离子电池在100% DOD下,充放电可达800周。 ⑦ 工作温度范围宽,锂离子电池的工作温度范围一般在-20℃~45℃。 ⑧ 对环境友好,锂离子电池被称为“绿色电池”。
2.2.2 与其他二次电池的性能比较
基正极。
③ 第3个字母表示电池形状,字母R表示圆柱形电池,字母P表示方形电
池。
④ 圆柱形锂离子电池在三个字母后用两位阿拉伯数字表示电池的直径,
单位:mm 取整数。三个字母和两位阿拉伯数后用3位阿拉伯数字表示电池
高度,单位mm×10取整数。
当上述两个尺寸中至少有一个尺
寸大于或等于100mm时,在表示直径的数字和高度的数字之间添加分隔符号
锂离子电池在充放过程种,Li+在正、负两极间嵌入和脱嵌,因此 锂离子电池也被称为“摇椅电池”。
2.2 锂离子电池特点 2.2.1 锂离子电池特点: ① 比能量高,锂离子电池质量比能量达120Wh/kg 体积比能量达300Wh/dm3 ② 平均放电电压高,锂离子电池的平均放电电压3.7V左右,是镉镍 电池和氢镍电池的3倍。 ③ 自放电率低,锂离子电池在正常存放情况下的月自放电率小于
当电池的上述三个尺寸中至少有一个尺寸大于或等于100mm时,在表示厚度、
宽度和高度的数字之间添加分隔符号“/”,同时该尺寸数字的位数相应增
加。
当电池的上述三个尺寸中至少有一个尺寸小于,并在整数前添加字母t。
锂离子电池实际上是Li+的浓差电池,充电时,Li+从正极材料脱嵌, 通过电解质(液)迁移到负极,并嵌入到石墨的层状结构中,此时 负极处于富锂状态,正极处于平锂状态;放电时反应过程相反。
2.2.2 与其他二次电池的性能比较
3. 锂离子电池的主要原材料 3.1 正极材料 3.1.1 一种好的锂离子电池正极材料应具备以下条件:
① 根据法拉第定律,嵌入反应具有大的吉布斯自由能,可以使 正负极之间,保持较大电位差,提供高的电池电压; ② 在一定范围内,锂离子嵌入反应的吉布斯自由能(△G)改 变量小,即锂离子嵌入量大且电极电位对嵌入量的依赖性小, 以便保证锂离子电池工作电压平稳; ③ 正极材料须具有大孔径隧道结构,锂离子在隧道中有较大的 扩散系数和迁移系数,保证锂离子有大的扩散速率; ④ 正极材料须具有良好的电子导电性,以便保证锂离子电池具 有最大工作电流; ⑤ 脱嵌锂离子过程中,正极材料具有较小的体积变化,以保证 良好的可逆性,同时提高循环性能; ⑥ 在电解液中溶解度很小,对电解液具有良好的热稳定性,以 保证电池工作的安全性; ⑦ 贮存性能好,有利于实际应用。
② 镍酸锂
镍酸锂与钴酸锂的结构类似属于层状结构,与钴酸锂比实际比容量和 比能量都要高,也是目前正极材料中比容量是最高的,镍酸锂中锂的 化学扩散系数也是最高的,可以承受大电流的充放电。
镍酸锂也存在致命问题是稳定化学计量比的镍酸锂很难合成,热稳定 性差,在较高温度下发生分解,合成过程和合成后产物容易吸收水。 安全性差,难于实用,目前还不具有实用性。 正在研究通过外来掺杂,改变或修饰LiNiO2,形成稳定层间结构,提 高阳离子分布有序度,提高充放电电位平台。 ③ 锰酸锂 锰酸锂具有两种结构,一是层状四方晶系的LiMnO2,二是立方尖晶 石结构的LiMn2O4,前者由于结构稳定性上的原因限制了该类材料的商 业应用。后者也正是我们公司应用的尖晶石结构的LiMn2O4。这种三 维结构与层状结构相比,可以减少溶剂分子进入氧化物晶格的数量, 但同时也影响了Li+在晶格中的扩散速度,也使电池的充放电电流受 到限制。
锂离子电池基础知识-一
1.3命名方法
锂离子电池的型号命名,一般由英文字母和阿拉伯数字组成。
①第1个字母表示电池采用的负极体系:字母Ⅰ表示采用具有嵌入特性负
极锂离子电池体系,字母L表示金属锂负极体系或锂合金负极体系。
②第2个字母表示电极活性物质中占有最大质量比例的正极体系。字母C
表示钴基正极,字母N表示镍基正极,字母M表示锰基正极,字母V表示钒
3.1.2 正极材料的种类 在锂离子电池中用作正极材料的是一种可以和锂生成嵌入化合物
的过渡金属氧化物。目前锂离子电池所采用的正极材料主要是LiCoO2、 LiNiO2、LiMnO4和LiFePO4。这几种锂离子电池正极材料容量和能量 参数的比较:
① 钴酸锂 钴 酸 锂 ( 锂 钴 氧 化 物 ) 主 要 包 括 有 层 状 结 构 LiCoO2 和 尖 晶 石 结 构 LiCo2O4。由于尖晶石结构性价比较差,研究很少。锂离子电池应用 最早、目前应用范围最广、应用量最大的正极材料就是层状结构 LiCoO2。 钴酸锂主要性能指标 :
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