锂电池原理1课件.pptx

• 根据锂离子电池所用电解质材料不同， 锂离子电池可以分为液态锂离子电池 (lithium ion battery, 简称为LIB)和聚合物 锂离子电池(polymer lithium ion battery, 简称为LIP)两大类。聚合物锂离子电池 所用的正负极材料与液态锂离子都是相 同的，电池的工作原理也基本一致。它 们的主要区别在于电解质的不同, 锂离子 电池使用的是液体电解质, 而聚合物锂离 子电池则以固体聚合物电解质来代替, 这 种聚合物可以是“干态”的,也可以是“胶态 ”的, 目前大部分采用聚合物胶体电解质。 . 聚合物锂离子电池可分为三类： 1.固体聚合物电解质锂离子电池。电解质为聚合物与盐的 混合物，这种电池在常温下的离子电导率低，适于高 温使用。 2.凝胶聚合物电解质锂离子电池。即在固体聚合物电解质 中加入增塑剂等添加剂，从而提高离子电导率，使电 池可在常温下使用。 3. 聚合物正极材料的锂离子电池。采用导电聚合物作为 正极材料，其比能量是现有锂离子电池的3倍，是最新 一代的锂离子电池。由于用固体电解质代替了液体电 解质,与液态锂离子电池相比，聚合物锂离子电池具有 可薄形化、任意面积化与任意形状化等优点，也不会 产生漏液与燃烧爆炸等安全上的问题，因此可以用铝 塑复合薄膜制造电池外壳，从而可以提高整个电池的 比容量；聚合物锂离子电池还可以采用高分子作正极 材料，其质量比能量将会比目前的液态锂离子电池提 高50％以上。基于以上优点，聚合物锂离子电池被誉 为下一代锂离子电池 聚合物锂电池的基本组成 . 正极材料 . 负极材料 . 隔膜 . 电解液 . 外包铝塑膜 . 铝镍复合带 – 正极片： LiMyO2 、导电剂、粘合剂，铝箔 – 负极片： C、导电剂、粘合剂、铜箔 – 微孔隔膜：聚丙稀/聚乙烯复合膜 – 有机电解液： LiPF6/EC+DEC.... – 外壳及配件 : 合带。 锰酸锂材料电池的组成 钢壳、铝壳、铝塑膜，铝镍复 电化学反应过程 • 充电过程： • 正极反应： LiMO2 xLi+ + Li1-x MO2 + xe- • 负极反应： xLi+ + xe- + C6 LixC6 • 放电过程： • 正极反应： xLi+ + Li1-x MO2 + xe- LiMO2 • 负极反应： LixC6 xLi+ + xe- + C6 • 电池反应： LiMO2 + C ===== Li1-x MO2 + LixC6 钴酸锂材料电池的组成 – 正极片： LiCoO2 、导电剂、粘合剂，铝箔 – 负极片： C、导电剂、粘合剂、铜箔 – 微孔隔膜：聚丙稀/聚乙烯复合膜 – 有机电解液： LiClO4-PC+DME – 外壳及配件: 铝壳、铝塑膜，铝镍复合带。 磷酸铁锂材料电池的组成 – 正极片： LiFePO4、导电剂、粘合剂，铝箔 – 负极片： C、导电剂、粘合剂、铜箔 – 微孔隔膜：聚丙稀/聚乙烯复合膜 – 有机电解液： EC 、 DMC 、 E 多种添加剂 – 外壳及配件: 钢壳，壳、铝塑膜，铝镍复合带。 对各组成部份材料的要求 . 对正负极物质的要求 1 、 正极电位超正，负极电位越负 2 、 活性要高(反应快，得胜率高)[ 3 、 活性物质在电解液中要稳定，自溶速 度要小 4 、 活性物质要有良好的导电性能，电阻 小 5 、 便于生产，资源丰富 . 对电解液的要求 1 、 电导率高，扩散效率好，粘度低 2 、 化学成份稳定，挥发性小，易贮存 3 、 正负极活性物质在电液中能长期保持稳定 4 、 便于使用 . 对隔膜要求 1 、 有良好的稳定性 2 、 具有一定的机械强度和抗弯曲能力，有抗 拒枝晶穿透能力 3 、 便于使用 4 、 吸水性良好，孔径、孔率符合要求 . 对外壳要求 1、有较高的机械强度，承受一般的冲击 2、具有耐工艺腐蚀的能力 电池结构 柱形电池结构 锂离子电池安全特性 为了确保锂离子电池安全可*的使用，专家们进行了非 常严格、周密的电池安全设计，以达到电池安全考核 指标。 1. 隔膜135℃自动关断保护 采用国际先进的Celgard2300PE-PP-PE三层复合膜。在电池升温达到 120℃的情况下，复合膜两侧的PE膜孔闭合，电池内阻增大，电池内部升 温减缓，电池升温达到135℃时， PP膜孔闭合，电池内部断路，电池不再 升温，确保电池安全可*。 2. 向电液中加入添加剂 在电池过充，电池电压高于4.2v的条件下，电液添加