锂离子电池技术.pptx

;锂离子电池技术的前沿与发展趋势的思考;优势：;;;现实问题：;锂离子电池的现状和发展趋势一、高性能电极材料和新型电化学体系的创制; 目前市售小型锂电池以LiCoO2为正极材料的锂离子二次电池的产品居多,而以LiCoO2作为大型电池的正极材料依然存在着很多的问题.;2、随着循环次数的增多,电池容量衰减较大。在反复的充放电过程中,正极活性物质结构在多次收缩和膨胀后发生改变,导致LiCoO2发生松动、脱落、内阻增大以及容量减小。其根本原因在于LiCoO2是锂离子嵌入化合物,充电时如果过多的锂离子(1 /2以上)从LiCoO2中脱出, LiCoO2会发生晶型改变而不再具有嵌入和脱出锂离子的功能。 3、热稳定性能差,存在安全隐患。 ; 为了克服LiCoO2存在的缺点,人们采用掺杂包覆的方式来提高其容量,改善其循环性能,提高结构的稳定性。 中科院王兆翔等对LiCoO2包覆了3-5nm薄??Al2O3或MgO后,可以把充电电压提高到4.2V以上,使多达0.8mol的Li+参与充放电反应,提高了其抗过充性能,并使其循环性能得到很好的改善。 Kyung Yoon Chung等在LiCoO2表面包覆了1层ZrO2可将充电电压提高到4.8V,并且发现循环衰减率大大低于未包覆的LiCoO2颗粒。 ;;正极材料发展趋势与研究方向;2、负极材料;;;不足：;;;;;锂离子电池电解液;; 电解质材料的技术开发方向见图2，总体上为“液态→固态”的发展趋势。;;锂离子电池分类; 对于液体电解质材料而言,需要满足以下条件: (l)在较宽的温度范围内为液体并具有较高的锂离子电导率， 达到或接近10-2S/cm，以满足不同条件下的应用要求。 (2)具有较好的热稳定性和化学稳定性,蒸汽压低,不易蒸发 和分解，与电池体系的其他材料不发生反应。 (3)具有较宽的电化学窗口,可以达到甚至超过4.5V(vs.Li/Li+)。 (4)毒性低,使用安全。 (5)制备及纯化容易,制备成本低等。;Why Polymer Lithium battery？;电解液研究方向;4、隔膜材料;（二） 建立和发展可全面揭示电极反应过程中电极材料本体、电解质溶液、电极材料和电解质界面的微观结构和动态过程的原位、实时研究技术。;;（三）发展可精确描述离子嵌入过程、电化学界 面反应的模型及理论计算方法，以便从原 子结构、分子水平和纳米尺度上认知储能 机理，设计高性能材料;采用从头计算法结合XRD技术可研究锂原子在嵌锂化合物空隙间的插入反应机理（结构相变、电子结构、形成能和体积膨胀比等），预测材料的稳定性、电子电导率等，从而设计高性能材料。 合适的分子模型及计算方法可用于电解质溶液的研究，研究较多的是利用前线轨道理论，通过计算溶剂分子LUMO和HOMO能量，从而预测溶剂的氧化还原电位。;（四）发展各种表面结构和形状可控的合成方法，在多层次与多尺度上开展电极材料的可控设计、定向制备，获得新型、高效电极材料与电池。;;;;结束语;