2-锂离子电池正极材料.pptxVIP

锂离子电池正极材料;* 锂离子电池工作原理;*锂离子电池电极反应;* 锂离子电池的组成; 1.工作电压高 2.能量密度高 3.自放电速率低 4.循环寿命长 5.无记忆效应 6.环保;电极材料研究领域关注焦点;Question 具有什么样特征的材料可以作为电极材料？ 结构特征？ 电学特征？ 可用特性？ ;二、锂离子电池对正、负极材料的要求;锂电关键技术---正极材料;; ;1．层状结构材料（ LiCoO2、 LiNiO2等）;（1）LiCoO2;LiCoO2充放电过程中的结构相变;存在的主要问题;层状LiCoO2在充放电循环过程中受到不同程度的破坏，导致严重的应变和缺陷密度增加，发生容量衰减 。 从层状结构转变为立方尖晶石结构。;（2）LiNiO2; 充放电曲线表现出明显的充放电平台，LixNiO2在充放电过程中经历了几个相变过程，每个平台对应一个相变过程。;LiNi1?yCoyO2与LiNiO2和LiCoO2一样，具有?-NaFeO2 型层状结构（R-3m空间群），理论容量为275 mAh/g，作为锂离子电池正极材料兼有LiNiO2和LiCoO2的优点，比容量高，循环性能好，价格便宜，污染小，制备简单等。; LiNi1?yCoyO2的电化学性能与其组成密切相关，Co的加入能够提高电化学循环稳定性。稳定性的提高； 但是Co的掺入量也不是越多越好，Co的加入往往降低首次比容量，而且增加了成本。因此，综合电极材料的容量、循环寿命和价格等诸多因素，一般认为，LiNi1?yCoyO2 (0.1 ? y ? 0.3)最具商品化前景。 ;（4） LiNi1?x-yCoyMnxO2 ; 由于Mn的价态在充放电过程中保持不变，起到结构支撑作用，因此结构比较稳定，在充放电过程中，不会发生像LiNiO2的结构变化，因而具有很好的循环稳定性和安全性能。;LiCoO2， LiNi1?yCoyO2和LiNi1?x-yCoyMnxO2结构相同，各有优缺点： 1. LiCoO2工作电压高，充放电电压平稳，循环性能好；但实际容量较低另外，价格昂贵，有毒，污染环境。 2. 二元材料实际放电容量较高，可达175 mAh/g以上，但平台较低，合成困难（需在氧气气氛中进行），压实密度不高。 3. 三元材料结构稳定，循环性能好，安全，实际放电容量较高，可达160 mAh/g以上，但压实密度较低。;LiMn2O4;Mn2O4构成的尖晶石基本框架 ; LiMn2O4在Li完全脱去时能够保持结构稳??，具有4V的电压平台，理论比容量为148mAh/g，实际可达到120mAh/g左右，略低于LiCoO2。资源丰富、价格低。;主要解决办法;3．橄榄石相LiFePO4 动力电池正极材料？;LiFePO4电池正极的工作原理;LiFePO4电池的优缺点;LiFePO4正极材料研究进展;LiFePO4 材料改性之C-coating;黄云辉和Goodenough等人采用原位电沉积和原位化学聚合的方法制备的导电高分子复合的LiFePO4 ，用导电高分子取代碳黑和粘结剂，材料的倍率性能也得到了大幅度提高，10C 充电容量高达90 %。;PPy包覆—PEG辅助;碳材料的加入影响;RuO2修饰的C-LiFePO4;LiFePO4 材料改性之金属掺杂;H. Liu, Q. Cao, L.J. Fu, C. Li, Y.P. Wu, H.Q. Wu, Electrochemistry Communications, 8 (2006) 1553-1557.;制备纳米级材料 nanowire, nanoplate, nanobar.;B. Kang, G. Ceder, Nature, 458 (2009) 190-193.;纳米化与碳/PPy包覆结合;;其他正极材料;LiFePO4正极材料制备方法;;负极材料是锂离子电池的主要组成部分，负极材料性能的好坏直接影响到锂离子电池的性能。 高能便携电源的需求激增，加大了对锂离子小电池的需求，高容量、有着可靠循环性的负极材料成为人们研究的一个重点。 大容量动力电池的的应用，加大了对电池材料，尤其是高性能负极材料的需求。; ;容量 372 mAh/g for graphite and 550-650 mAh/g for non graphite Non-carbon materials offer up to 1200-1400 mAh/g capacity 可逆性 Morphologies (particle size, shape, surface, pore structure etc.) Removing impurities, reducing