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材料电化学材料电化学之之 《《锂离子电池锂离子电池》》 华东理工华东理工大学华东理工大学 李冰教授李冰教授 EE--mailmail：： drlibing@163.comdrlibing@163.com bingbingli@li@ 电池的分类 ? 电池包括化学电池、物理电池、生物电池。 ? 化学电池：通过氧化还原反应将化学能直接转化电能的 装置。 ? 物理电池：将物理过程产生的能量转换成电能的装置。 ? 生物电池（bio-fuel cells），是指将生物质能直接转化为 电能的装置。 镍铬电池 一次电池 镍氢电池 二次电池 化学电池 铅酸电池 燃料电池 锂离子电池 太阳能电池 电池 物理电池 双电层电容器 温差电池 酶解电池 生物电池 微生物电池 锂电池 (Lithium Battery, 简写成LB) 锂二次电池 锂一次电池 (又称锂可充 (又称锂原电 电电池， 池, Primary Rechargeable LB) LB) 为什么选择金属锂做电池的电极？ z 电极电势极低-3.04V（ 相对标准氢电极） z 在所有金属中锂密度最小 z 容量大3860 mAh/g 锂一次电池发展史 Li-MnO2、Li-CuO、Li-SOCl2(亚 硫酰氯)、Li-SO 、Li-Ag CrO 等 当前 2 2 4 多种材料应用于锂一次电池 70年代 手表、计算器、植入式医疗设备 锂一次电池商品化 60年代的能源危机 锂一次电池大发展 20世纪50年代 开始锂一次电池的研究 70年代Li/MnO2和Li/CFx等锂原电池实现了商品化，与传统的??? 电池相比，具有明显的优点，成为新一代高能电池 锂原电池：电解质体系和电极材料 ? 电解质体系：非水电解质体系，通常由有机溶剂和无机盐组成。 ? 负极： 金属锂 ? 正极材料 z 日本：以二氧化锰为代表的过渡金属氧化物MnO2，直接导致 日 本三洋公司取得锂原电池商业制造的巨大成功，锂电 池终于从 概念变成了商品。 z 欧洲：具有层状结构的嵌入化 合物作为正极材料（层状无机硫 族化合物FeS2），研究为锂二次电池的研发奠定了基础。 锂二次电池的产生 循环100次形成的锂枝晶图 在商业化锂一次电池的同时，人们发现碱金属可以在许多层状无机硫族化合物（MoS2 ，WS2）中 发生可逆反应，这样的化合物统称为嵌入化合物。在嵌入化合物基础上，锂二次电池诞生了，其 中最具有代表性的是1970年埃克森公司的M.S.Whittingham利用Li-TiS2体系，制成首个锂电池。 但由于其枝晶所
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