新能源材料概论.pptVIP

不断涌现的电子新产品需要性能更优的电源如：Apple公司出品iPodphoto播放音乐最长达15小时；播放有音乐的幻灯片最长达5小时APPLE的iBook需用容量为:3300mAh，10.8V的锂离子电池市场期待己久的电动车需要功率更大的电池，因而出现了第二代的锂离子电池第29页，共63页，星期日，2025年，2月5日第二代锂离子电池的特征：大容量、高电压、长寿命、低价格第二代锂离子电池的RD;以美囯能源部车用技术办公室支持的“先进运输用电池”项目（BATT）代表第30页，共63页，星期日，2025年，2月5日一、第二代锂离子电池★寿命达10年；★10年内容量衰退20%；★充放电1000次；★工作温度–40～650C；★比能量170wh/kg；★比功率300w/kg；★成本150$/kwh@20k/年(即每年每20k单元的价格$150)BATT项目要求：低成本、大功率、长寿命第31页，共63页，星期日，2025年，2月5日★正极LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2材料；xLi2M′O3·(1-x)LiMO2复合材料，其中M′=Mn,Ti,Zr,Ru，M=Li,MnNi,Co（替代LiCoO2）xLi2M′O3·(1-x)LiMO2，容量达190mAh/g(50℃，100次充/放电)；xLi2M′O3·(1-x)LiMO2，容量达300mAh/g(4.6～1.45V)第32页，共63页，星期日，2025年，2月5日★负极a镀碳石墨负极；bSn、Sb基中间金属化合物负极：如Sn箔，它比Cu6Sn5好，在100次充/放电下可逆电化学容量大于300mAh/g(2000mAh/ml)第33页，共63页，星期日，2025年，2月5日★比功率(18秒内放电)：900w/kg；★能量密度：1450w/l；★比能量：75wh/kg；★循环寿命(25wh次)：300,000；★使用寿命：15年；★售价：但高于计划指标2-4倍进展：高能锂离子电池研究成果：第34页，共63页，星期日，2025年，2月5日一、第二代锂离子电池2004美国能源部(DOE)修订了混合动力车的储能目标：★到2010年，研制出300Wh、25kW（18秒内放电）使用寿命15年的电动火车用电池；★混合动力车用电池组指标：◆脉冲放电功率：25～40kw(10秒内)◆总可用能量：0.3～0.5KWh◆循环寿命：300k～50wh次(15Mwh)◆使用寿命：15年◆生产价格：$500～800100k单位/年◆工作电压：0.55～400Vdc◆工作温度：-30～+52℃第35页，共63页，星期日，2025年，2月5日一、第二代锂离子电池L333是日本Mitsui，Tanaka、Seimi公司研制的LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2（称为L333）材料，C/2倍率下半电池实验表明L333(Seimi)正极材料具有高的放电容量和好的循环性能BATT项目推荐L333材料作为下一代动力锂离子电池正极材料第36页，共63页，星期日，2025年，2月5日一、第二代锂离子电池开发Li/S电池它具有比现有锂离子电池更好的性能★比嵌锂氧化物便宜，故Li/S电池的成本比现有锂离子电池低；★以Li为负极比以非活性的炭为负极的电池的能量密度高；★即使过充电也不会有很严重的安全问题；★USABC和PolyPlus,IncofBerkeley,CA签定了长期合作计划研发Li/S电池第37页，共63页，星期日，2025年，2月5日超级电容器Supercapacitor（与蓄电池相似而又不同的一类储能器件或储能装置）第38页，共63页，星期日，2025年，2月5日★电容量比传统电容器大20—200倍；充放电能力大——放电电流200A；充放电速度快循环寿命长维护简单★电池+超级电容器：可提供高的电能量和电功率，满足电动汽车启动、加速、爬坡、制动之大功率需求第39页，共63页，星期日，2025年，2月5日超级电容器产品的性能与主要