锂离子电池及其制备方法.doc

锂离子电池锂离子电池是一种充电电池,它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中,Li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌:充电池时,Li+从正极脱嵌,经过电解质嵌入负极,负极处于富锂状态;放电时则相反。锂离子电池容易与下面两种电池混淆:(1)锂电池:存在锂单质。(2)锂离子聚合物电池:用多聚物取代液态有机溶剂。锂离子电池组成部分:钢壳/铝壳/圆柱/软包装系列:(1)正极——活性物质一般为锰酸锂或者钴酸锂,现在又出现了镍钴锰酸锂材料,电动自行车则用磷酸铁锂,导电集流体使用厚度10--20微米的电解铝箔(2)隔膜——一种特殊的复合膜,可以让离子通过,但却是电子的绝缘体(3)负极——活性物质为石墨,或近似石墨结构的碳,导电集流体使用厚度7-15微米的电解铜箔(4)有机电解液——溶解有六***磷酸锂的碳酸酯类溶剂,聚合物的则使用凝胶状电解液(5)电池外壳——分为钢壳(现在方型很少使用)、铝壳、镀镍铁壳(圆柱电池使用)、铝塑膜(软包装)等,还有电池的盖帽,也是电池的正负极引出端。作用机理锂系电池分为锂电池和锂离子电池。目前手机和笔记本电脑使用的都是锂离子电池,通常人们俗称其为锂电池,而真正的锂电池由于危险性大,很少应用于日常电子产品。锂离子电池以碳素材料为负极,以含锂的化合物作正极,没有金属锂存在,只有锂离子,这就是锂离子电池。锂离子电池是指以锂离子嵌入化合物为正极材料电池的总称。锂离子电池的充放电过程,就是锂离子的嵌入和脱嵌过程。在锂离子的嵌入和脱嵌过程中,同时伴随着与锂离子等当量电子的嵌入和脱嵌****惯上正极用嵌入或脱嵌表示,而负极用插入或脱插表示)。在充放电过程中,锂离子在正、负极之间往返嵌入/脱嵌和插入/脱插,被形象地称为“摇椅电池”。工作状态和效率锂离子电池能量密度大,平均输出电压高。自放电小,好的电池,每月在2%以下(可恢复)。没有记忆效应。工作温度范围宽为-20℃~60℃。循环性能优越、可快速充放电、充电效率高达100%,而且输出功率大。使用寿命长。不含有毒有害物质,被称为绿色电池。化学解析:和所有化学电池一样,锂离子电池也由三个部分组成:正极、负极和电解质。电极材料都是锂离子可以嵌入(插入)/脱嵌(脱插)的。正极正极材料:如上文所述,可选的正极材料很多,目前商业化产品多采用钴酸锂。-/-/g12-15万元/:放电时锂离子嵌入,充电时锂离子脱嵌。充电时:LiCoO2→Li1-xCoO2+xLi+xe放电时:Li1-xCoO2+xLi+xe→LiCoO2负极负极材料:多采用石墨。新的研究发现钛酸盐可能是更好的材料。负极反应:放电时锂离子脱插,充电时锂离子插入。充电时:xLi+xe+6C→LixC6放电时:LixC6→xLi+xe+6C电解质溶液溶质:常采用锂盐,如高***酸锂(LiClO4)、六***磷酸锂(LiPF6)、四***硼酸锂(LiBF4)。溶剂:由于电池的工作电压远高于水的分解电压,因此锂离子电池常采用有机溶剂,如***、乙烯碳酸酯、丙烯碳酸酯、二乙基碳酸酯等。有机溶剂常常在充电时破坏石墨的结构,导致