锂电池,LED,太阳能电池,认识实习报告精要.docVIP

认识实习报告 姓 名： 王 丹 学 号： 学院(系)：材料科学与工程学院 专 业： 材料化学 班 级：2009级材化 指导教师：王达建 段月琴 实习名称： 认识实习 实习时间: 2012-6-2至2012-7-9 目 录 锂电池材料生产 LED材料与技术 晶体硅太阳电池工艺 一.锂电池材料生产 1.1 概述 锂电池（Lithium battery）是指电化学体系中含有锂（包括金属锂、锂合金和锂离子、锂聚合物）的电池。锂电池大致可分为两类：锂金属电池和锂离子电池。锂金属电池通常是不可充电的，且内含金属态的锂。锂离子电池不含有金属态的锂，并且是可以充电的。 锂离子电池是继镍镉、镍氢电池之后的新一代二次电池，在移动通讯、PDA、笔记本电脑等移动便携式电子终端设备领域占据着主导地位。锂离子电池也是未来动力电池的重要发展方向。目前锂离子动力电池的技术日趋成熟，已经成功应用于电动工具、电动自行车等领域，在电动汽车用动力电池领域也显示出非常好的前景。另外，风能、太阳能甚至水电等的大规模发展，也将推动了锂离子电池的应用。 1.2 基本原理 图1.锂离子电池原理 1.3电池构成 图2.电池的基本结构 正极 ：LiCoO2 、LiMn2O4 、LiFePO4、LiNixMnyCozO2 负极 ：碳素材料、Li4Ti5O12、nanoSn、nanoSi 电解液 ：锂盐、溶剂、添加剂 隔膜 : PP/PE/PP、PE、PP 附件: 集流体、导电剂、粘结剂、极耳、外壳 1.4锂电池材料 1.正极材料 LiCoO2最早是由Goodenough等人在1980年提出可以用于锂离子电池的正极材料，之后得到了广泛的研究。LiCoO2理论容量为274 mAh/g，具有合成方法简单，工作电压高，充放电电压平稳，循环性能好等优点，是最早用于商品化的锂离子电池的正极材料。 LiNi1?x-yCoyMnxO2与LiCoO2一样，具有α-NaFeO2 型层状结构（R-3m空间群），理论容量约为275 mAh/g。三元材料结构稳定，循环性能好，安全性高，是动力电池材料选择之一。实际放电容量可达160 mAh/g以上，但压实密度较低。 理论克容量148mAh/g，具有电化学性能好、成本低、资源丰富以及无毒性等优点，是目前研究较多的动力电池正极材料之一。 两点缺陷：（1）锰的溶解 2 Mn3+固 → Mn4+固+ Mn2+液 （2）Janh-Teller畸变 改进方法：目前对尖晶石型LiMn2O4的改性方法主要是减小颗粒粒径；掺杂阴阳离子和表面修饰等。 图3.富锂锰氧xLi2MnO3·(1-x)LiMO2●高比容量●高能量密度●高安全性●经济环保 2.负极材料 1)石墨 *层状结构，理论克容量372mAh/g *LiC6 嵌入化合物结构 *离子扩散能力受温度影响，低温析锂 *表面钝化层SEI 2)碳素材料分类 3）硬碳 ?? *低温充放电性能优异，倍率输出高，低体积膨胀率 ?? *低压实密度，高温存储问题 4）其他负极材料 3.隔膜 材质：聚烯烃材质（ PP 、PE、PP/PE/PP） 、Coating separator 作用：多空隙结构，离子导体，电子绝缘体 制备工艺： 干法隔膜、湿法隔膜 关键指标参数：厚度、外观、刺穿强度、抗拉强度、孔隙率、透气度等 4.锂离子电池电解液 a. 在较宽的温度范围内离子导电率高，锂离子迁移数大，以减少电池在充放电过程 中的浓差极化； b. 热稳定性好，以保证电池在合适的温度范围内操作； c. 电化学稳定窗口宽，最好在0～5V电解质不发生分解反应，不与正负极材料发生 显著的副反应，满足在电化学过程中电极反应的单一性； d. 对于固体或胶体电解质，还要具有良好的力学性能和可加工性能； e. 价格成本低； f. 安全性好，闪点高或不燃烧； g. 无毒无污染，不会对环境造成危害。 1.5锂离子电池材料基本要求 作为理想的锂离子电池材料，必须满足以下要求： （1）正极具有较高的氧化还原电位，负极具有较低氧化还原电位，保证锂离子电池 的高电压特性； （2）允许大量的锂离子嵌入脱出，保证锂离子电池的高容量特性； （3）嵌入脱出过程的可逆性好，充放电过程中材料结构变化较小； （4）锂离子能够快速的嵌入和脱出，具有高的电子导电率和离子导电率； （5）在电解液中化学稳定性好； （6）低廉，容易制备，对环境友好等。 1.6电池结构 1.7动力电池存在的问题 安全可靠性:锂离子电池较高的比能量，带来相对严峻的安全问题。 内部短路? 自放电，? 起火，? 爆炸? 粉尘，? 毛刺，