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锂离子电池论坛_综述锰科研方向

收稿日期：2001-12-29

基金项目：国家自然科学基金资助项目（20071026）*通讯联系人

文章编号：1004-1656（2003）02-0141-05

锂离子电池正极材料尖晶石LiMn 2O 4的研究现状

冯传启，张克立*，孙聚堂

（武汉大学化学与分子科学学院，湖北武汉

430072）

摘要：从制备方法，循环性能，比容量，高温性能等方面对近年来有关LiMn 2O 4尖晶石的研究作一综述；讨论合成方法，反应条件，尖晶石的晶体结构及改性对正极材料性能的影响，并预示该类正极材料今后的研究方向。关键词：尖晶石LiMn 2O 4；锂离子电池；电化学性能中图分类号：TM 911

文献标识码：A

到目前为止，用于锂离子正极材料研究较多的涉及LiCoO 2、LiNiO 2层状化合物及LiMn 2O 4体系

（表1），少量研究的有Li -V -O 和Li -Ti -O 等

体系。

表1锂离子电池三种主要正极材料的比较一览表

Table 1Cormparation of three Cathode materials for lithium ion battery.

正极材料LiCoO 2

LiNiO 2

LiMn 2O 4结晶类型α-NaFeO 2型（层状）α-NaFeO 2型（层状）尖晶石型晶胞类型六方R3m 六方R3m 立方Fd3m 平均工作电压（伏）约4.1

约3.8

约4.1理论比容量（mA ?h ?g -1）274275148实际比容量（mA ?h ?g -1

）

146210130循环寿命

500-1000不明不明热稳定性不稳定极不稳定稳定成本很高中等（为Co 的1/20）

低（为Co 的1/40）

环保含有毒的钴含镍

无毒开发程度

已使用

开发中

综合考虑环保和价格因素，LiMn 2O 4与Li-CoO 2、LiNiO 2相比具有明显的优势，

成为当前研究的热点［1-20］

。

1合成方法

尖晶石的工作电压与容量的关系曲线基本形

态虽然相似，但初始容量和容量保持能力受合成

条件的影响很大［21］

。常用的合成方法大致可分为高温固相反应［22-28］和软化学低温方法。后者

包括共沉淀反应、溶胶-凝胶法、pechini 法、

熔体浸渍法、流变相反应法、水热合成法等［29-38］。

对于高温固相反应来说，烧结温度，烧结时间，冷却速度，锂源化合物（LiOH ，Li 2CO 3，LiNO 3等）和锰源化合物（MnO 2，MnCO 3等）

的性质及形貌对目标产物的电化学性质影响更大。高温固相反应合成LiMn 2O 4尖晶石时，适宜的合成温度为

650℃—850℃，Tarascon

［24-25］和Yamada ［27］

发现LiMn 2O 4在840℃的空气中由立方相变为四方相，在烧结温度高于780℃时，开始失氧，而且随着淬火温度的提高和冷却速度加快，缺氧现象越来越严重，而缺氧尖晶石LiMn 2O 4的电化学性能较差，Yamada 发现在750℃氧气的分压大于0.016MPa 时，LiMn 2O 4不会发生失氧现象，所以在空气中P O 2等于0.021MPa 条件下，制备LiMn 2O 4及其掺杂尖晶石，在750℃下进行。淬冷的样品与缓慢冷却

相比，淬冷更易导致八面体位和四面体位间的离子混合，淬冷温度越高，离子混合严重，越利于锰离子占据8a 位置从而导致Li +扩散困难，

导致电第15卷第2期2003年4月化学研究与应用

Chemical Research and Application Vol.15，No.2Apr.，2003

极材料的电化学性能差。通常情况下，高温固相

反应得到的LiMn

O4尖晶石形貌不规则，颗粒不均匀，往往含有较多的杂质，导电性和可逆性较差。相比之下，采用低温合成技术可制备出高性能的电极材料，尤其是材料的形貌和微观结构可以人为控制。通常认为，软化学方法合成的样品具有均相，结晶度高［34-35］，颗粒均匀，粒径小，比表面高（Li+离子扩散距离短，倍率特性好，活性物质的利用率高）等特点，故合成的材料一般具有良好的电化学性能。此外热处理时间较短，处理温度大大降低，节能，这些是高温固相反应无法比拟的。在软化学方法中，溶胶凝胶法是较常见的方法，该方法通过调节pH值，可获得较高质量的溶

胶、凝胶和干燥胶粉，烧结后LiMn

O4呈稳定态尖晶石结构，其可逆容量为120mA?h?g-1左右，该法

得到的LiMn

O4的晶粒达纳米级，随着温度的升高，粒径略有上升。此外该方法可以制备用高温固相法不能得到的高含量掺杂化合物，如制备LiNi x Mn2-x O4时，高温固相法只能得到x!0.4的化合物，而溶胶凝胶法可制得x=0.5的化合物。该电极材料在3V时，比容量可达160mA?h?g-1。pechini过程最初被用于“电容器用钛酸盐和铌酸盐制备”，近期被用于电子陶瓷元件的制备，该法是基于某些弱酸能与某些阳离子形成螯合物，而螯合物可与多羟基醇聚合形成固态聚合物树脂，由于金属离子与有机酸发生化学反应均匀地分散在聚合物树脂上，故能保证原子状态的混合，而且在低温烧结成超细氧化物粉末。pechini方法［36］用来制备尖晶石的流程为：柠檬酸与乙二醇（物质的量比为1:4）于90℃下混合溶解，再将硝酸锰、硝酸锂于90℃溶于其中，酯化，真空干燥，煅烧后

得LiMn

O4粉末，所得的LiMn2O4的初始容量达135mA?h?g-1而且十次循环保持94%以上。近年

来在制备LiMn

O4尖晶石的合成中，出现了较多的新方法，如微波合成法、水热法等，这些方法合成的电极材料性能优良，有待于进一步开发应用。2比容量

人们总在不断地研究新的合成方法，使目标

产物具有高比容量，对富锂型的尖晶石Li

1+x Mn2-x O4［30，33］可拓宽充、放的电压范围，但容量有

所改变，为了保持电中性或价态平衡Li

1+x

Mn2-x O4分子式中，Mn3+、Mn4+的个数分别为1-3x及1+2x个，因为3×（1-3x）+4×（1+2x）+（1+ x）+（-2）×4=0，因此Li1+x Mn2-x O4可写成Li

［（Li

Mn（Ⅲ）（1-3x）Mn（Ⅳ）（1+2x））］O4其中Li+占

8a位。（Li+x Mn3+

（1+3x）Mn4+

（1+2）

）占16d位，O2-占32e 位，可以推算锰的平均氧化态为：［39］

3（1-3x）+4（1+2x）

（1-3x）+（1+2x）

=1+

2-x

>3.5（0

个Li

1+x

Mn2-x O4分子最多可脱的Li+量并不是1 +x而是（1-3x）个，这可以从16d位的（1-3x）个Mn3+在脱锂后变为Mn4+离子得以理解。即最大极限脱锂的最终产物使Mn3+全部变为Mn4+离子，也就是：

Li1+x Mn（2-x）O4

脱（1-3x

）个锂离子

Li4x Mn4+2-x O4因

此可计算得出Li

1+x

Mn2-x O4的理论重量比容量为：

26800（1-3x）

6.94（1+x）+5.49（2-x）+4×16

= 1-3x

1-0.256x

×148（mA?h?g-1），当x=0，C=148（mA?h?g-1）

当x<0.1时，则C#148（1-3x）mA?h?g-1；当x=0.1时，C#106mA?h?g-1。

对于LiMn

2-y

M y O4，当M的电荷为+2，则推

得Mn3+的数目为1-2y，理论容量C#1-2y

M2/M1

×148mA?h?g-1（M1、M2分别为掺杂前后尖晶石的分子量）。［51］

当y=0.05时，C=

1-2×0.05

M2/M1

×148#133

（mA?h?g-1）（设M

2#M1）

当y=0.1时，则理论容量为：C=（1-2y）×148

M2/M1#

118（mA?h?g-1）（设M2#M1）当y=0.5时，4V平台消失，转到3V级放电平台，实际容量高达160mA?h?g-1。

对LiMn

2-y

M y O4当M的电荷为+3时，则

LiMn3+

（1-y）Mn4+M3+y O4，若M3+不能被氧化，则脱去Li+数为1-y。当y=0.2时，理论容量C#（1-y）×148mA?h?g-1#118mA?h?g-1；当y=0.1时C#133mA?h?g-1；当y=0.02时，则理论容量C

241化学研究与应用第15卷

=（1-0.02）×148≈145mA?h?g-1。若掺杂原子量大于锰，则C<145mA?h?g-1；若M的原子量小

于Mn的原子量时，则理论容量C>145mA?h?g-1。

当掺杂稀土时，LiMn

2-y

Gd y O4，Gd的电荷为+3，当y=0.1时，M1=6.94+54.9×1.9+157×0.1+16×4=86.64+102.6=189.24，M2= 180.74，理论容量为126.8mA?h?g-1

稀土掺杂时，由于原子量较大，与掺杂原子量较小的三价金属离子相比，对容量降低较显著［40］。总之掺杂金属离子后会导致容量下降，掺杂两价金属离子比掺杂三价金属离子的理论容量降低显著，掺杂一价则降低更显著，即容量的降低的斜率与掺杂金属离子的电荷成反比，为了使容量在较大的条件下，改变其循环性，故选择合适的掺杂离子的量是必要的。

3LiMn2O4的改性

3.1合成富锂化合物Li1+x Mn2-x O4

容量衰减，循环寿命短是困扰LiMn

O4尖晶石商品化应用的主要障碍，John-Teller效应被认为是导致容量下降的原因之一。Li（Mn3+Mn4+）O4尖晶石中，Mn3+和Mn4+离子的数目相等，因此，Mn的平均氧化数为 3.5，当锂离子嵌入LiMn2O4中，Mn的平均氧化数低于3.5时，会引起

［MnO

］八面体的John-Teller扭曲［41］。Liu等人发现经80次循环的电极材料的XRD谱中，存在

四方相LiMn

O4［42］，而Thackery在将LiMn2O4放电

至3.3V时，由透射电镜拍摄到LiMn

O4活性表面

存在LiMn

O4四方相的图片。减少Mn3+离子的含量，提高Mn离子的平均氧化态，可以抑制John -Teller效应，办法是用低价态的金属离子部分取代晶格中的Mn或制备缺阳离子型的非整比化合物。

Gunmow［41］等人用Li部分替代Mn制备了富

锂化合物Li

1+x

Mn2-x O4，发现循环性能明显改善。这种替代还能保持终止电压在3.3V时，电极材料

保持Li

1.05

Mn1.95O4的组成，Mn的平均氧化数为3.56，该值高于标准尖晶石的价态，这样为Li1+x Mn2-x O4提供了尖晶石的“缓冲区”［43-44］，抑制了John-Teller效应的发生，提高了电极材料的耐过放电能力。此外在充、放电末期，仍有部分锂离子

留在晶格中，可抑制晶格的收缩，减少晶胞在充放电前后的体积变化，改善了掺杂尖晶石的结构的完整性。

3.2合成掺杂化合物LiMn2-y M y O4

合成LiMn

2-y

M y O4化合物（M通常为Co，Ni，Cr，Al，Fe，Mg，Cu等）［28，31］用+3价或+2价金属离子来取代Mn3+，可以提高Mn的平均氧化态，掺杂离子不参与锂离子（4V区）嵌脱过程中的电化学变化。只对尖晶石结构起支撑和“钉扎”作用使其在充放电过程中维持立方相，这样才能保证晶体单胞不变条件下的膨胀和收缩，其次，掺杂离子与氧之间键的强度有所改变如Co-O强度高

于Mn-O键，使MnO

八面体更加稳定。由于M 离子的掺杂，使脱去离子量降低，而这些残余的锂离子有利晶胞结构的完整性。这些因素都将导致循环性能的改善。

3.3合成二元掺杂化合物或多元掺杂化合物

Xia［45］用熔体浸渍法制备二元掺杂尖晶石Li1+x Mn2-y M y O4和Li1+x Mn2O4-y F y，可改善材料的高温性能。尖晶石作为正极材料，在50℃容量衰减厉害，根据Xia的研究，室温却造成了60%的容量损失。显然，必定有锰溶解外的其它原因，即锰的溶解导致晶体的结构的变化。从而产生不同的相，相与相之间的界面产生，导致容量下降很显著。

Xia用熔体浸渍法制备二元掺杂尖晶石Li1+x Mn2-y M y O4和Li1+x Mn2O4-y F y可大大地改善电极材料的高温性能。近期，我们合成了一些过渡金属和稀土金属的多元掺杂尖晶石，其电化学性能优良，可望应用于锂离子电池的正极材料。

3.4表面包覆改性

在活性颗粒的表面，形成一层膜，将电解液与活性物质隔开，这样既可抑制电解液的分解和Mn 的溶解，还可延长寿命。据报道表面包覆酞菁类大环过渡金属配合物或锂化硼酸盐［47］可有效地抑制尖晶石的自放电和Mn2+的溶解，同时可改善循环性能。

3.5掺杂改性离子的选择

实验研究表明，对尖晶石中进行不同离子的掺杂改性可产生一种共同取代效应有效地改善该正极材料的循环性能和高温性能。利用过渡金属离子掺杂可以有效地改善尖晶石的循环性能。在

341

第2期冯传启等：锂离子电池正极材料尖晶石LiMn

O4的研究现状

选择掺杂离子时，应从晶格能、键的强度和离子半

径去考虑，对金属离子的掺杂，尽可能使［MnO

］的晶格能较大，M-O键的键能较大可提高结构的稳定性［48］，掺杂离子半径过大或过小都可能导致晶格过度扭曲而使稳定性下降，使容量与循环

性能变差。将LiMn

O4中的氧原子部分用F原子取代可改善高温性能，而被S，I部分取代也可改善材料的循环性能。

LiMnO2的层状化合物中，由于部分氧原子被I原子取代［49］，I半径比O2-半径大，这样增大面间距，有利于Li+的嵌入与脱出。在尖晶石方面，Yang-Kook Sun用溶胶法合成了Li1.03Al0.2Mn1.8 O3.96S0.04尖晶石［50］材料能很好地克服John-Teller 效应，在4.4-3V范围内充放电过程中维持原立方相不变。这对开展这方面研究工作将很有启示。

4高温电化学容量衰减及改进

在常温下，添加其它元素离子可获得性能较

好的正极材料，然而即使改进了的LiMn

O4在55℃时可逆容量仍然激剧衰减，引起LiMn2O4容量衰减的原因是多方面的。首先是由于电解液的

氧化产生微量的H+，H+和LiMn

O4反应引起锰的溶解，最后生成了没有电化学活性的质子化的λ—MnO2所致。由于电解液与材料的反应还可在电极表面形成一层钝化膜，阻止了电子传递，极化现象严重，导致材料可逆容量衰减。其次是在循环过程中，材料结构发生了不可逆变化［53］。Mn-saki yoshio认为［54］，在高温下，材料由两态共存转变成更稳定的状态结构，不利于锂离子的嵌入和可逆脱出，最后导致容量的衰减。此外，由于放电后，锰的平均氧化数降低，Mn3+的含量增加，由于

Jahn-Teller效应，使晶体结构扭曲加剧，破坏了尖晶石的三维隧道结构，阻碍锂离子的嵌入，因此导致可逆容量损失。目前改进高温性能的措施有：

（a）控制材料的比表面，选择合适的比表面；（b）采用富锂尖晶石或添加其它金属阳离子或阴离子F-、S2-等［52］；（c）尖晶石表面修饰，如用聚吡咯进行包覆；（d）电解液的修饰，并严格控制H2O的含量。通过采取以上措施，使LiMn2O4的高温性能得到一定的改善。

5今后的研究方向

（1）选择适当的阳离子和阴离子，分别对尖晶石中的Li、Mn、O进行部分取代，多元掺杂改性，产生一种共同的取代效应，从而改善该类正极材料的循环性能。

（2）合成层状和尖晶石纳米复合材料，引入局部应力场，缓冲尖晶石立方相转变为四方相所造成的应变，保持电极结构的完整性，从而改善尖晶石的循环性能。

（3）选择合适条件合成Li-Mn-O非晶态化合物，使电极材料既具有较大的比表面又能平稳提供畸变而不产生宏观上可具有的相转变，避免因过充放电而产生的结构坍塌问题。

（4）合成过渡金属大环配合物与尖晶石的包覆复合材料。

（5）对非化学计量比尖晶石的合成与性质的探讨。

（6）探讨新颖的合成方法。

总之，尖晶石作为锂离子材料，是最具有潜力的材料之一，在研究新型材料中，能克服其不足之处，使其在容量、可充性、热稳定性等方面满足市场的需要。

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Research status on spinel LiMn 2O 4as lithium -ion battery cathode material

FENG Chuan-qi ，ZHANG Ke-li *，SUN Ju-tang

（College of chemistry and molecular science ，Wuhan University ，Wuhan 430072，China ）

Abstract ：Recent research progress on LiMn 2O 4，including synthesis ，specific capacity ，cycle ability and the high

temperature performance ，were reviewed.The influencing factors on the performances of positive material were dis-cussed such as methods of synthesis ，preparing conditions ，micro -structure of the spinel crystal and its modifica-tion.At last ，

the research focal points about such positive materials in the near future were suggested.Key words ：spinel LiMn 2O 4；Lithium-ion batteries ；electro-chemical properties

（责任编辑

刘科伟）

41第2期

冯传启等：锂离子电池正极材料尖晶石LiMn 2O 4的研究现状

锂离子电池开题报告

一、国内外研究动态、选题依据和意义锂离子电池是20世纪70年代以后发展起来的一种新型储能电池。由于其具有高能量、寿命长、低能耗、无公害、无记忆效应以及自放电小、内阻小、性价比高、污染少等优点，锂离子电池在逐步应用中显示出巨大的优势，广泛应用于移动电话、笔记本电脑、摄像机、数码相机、电动汽车、储能、航天等领域。[1]锂离子电池主要由正极、负极、和电解质溶液等组成。电极材料是决定锂离子电池的整体性能水平的关键。电解质溶液的性质、组成和浓度也是决定锂离子电池充放电性能的重要因素，对于锂离子电池的制备工艺也起重要的作用。锂离子电池正极、负极和电解质材料的研究是整个锂离子电池研究领域的重点，备受世界的重视。[3] 在第215届电化学会议中，新型电极材料仍是锂离子电池的研究热点之一，与传统正极材料LiMn204、LiCoO2、LiMnPO4相比，LiFePO4正极材料所特有的安全性能引起了人们的重视。其中粘结剂作为非导电的活性材料在锂离子电池中的重要性开始逐渐被认识和接受。美国劳伦斯伯克利国家实验室研究了电极循环性能与电极片机械能的关系，发现电极的机械能与长期循环性能的关系密切，电极的损坏，特别是碳负极的损坏主要源于极片力学性能的下降，指出电极材料并不是决定电极性能的唯一因素，粘结剂的性能和极片的制备方法、工艺也是必须考虑的。[4] 近年来，许多研究者不再局限于对某一材料的制备与优化，开始着眼于整个系统的匹配，优化电极片和制备方法，瞄准动力汽车的需求设计高能量电池和高功率电池，分析电池衰退的原因，开发满足动力电池需要的3000至5000次循环寿命的长寿命锂离子电池。[7] 涉及锂离子电池的研究内容和手段不断的丰富，对于锂离子电池制备工艺的提高也有很大的促进与提高。锂离子电池的制备工艺涉及多个方面的研究与创新，本课题的学习与研究是对我们大学学习的一个重要的总结与检验。[10] 二、研究的基本内容，拟解决的主要问题 1.研究内容本研究主要是通过对电池正极片、负极片的制备工艺（包括原料的选择和原料配比等）以及电池组装工艺的优化来制备容量和循环性能较好的扣式电池。 2.解决的问题（1）研磨充分、搅拌均匀、浆液粘度适中以保证制得的正极片无粉末脱落。（2）涂布均匀、涂层厚度适中以获得较好的循环性能。（3）使组装好的电池的工装紧密度适中以保证测试结构具有较好的准确性和可靠性。[1]

锂电池行业发展现状及未来发展前景预测

锂电池行业发展现状及未来发展前景预测 Revised by Chen Zhen in 2021

2017年中国锂离子电池行业发展现状分析及未来发展前景预测核心提示：全球锂离子电池行业呈现三国鼎立的竞争格局。由于整个二次电池的产业链几乎已经转移至亚洲，在中国、日本、韩国相继扩大生产的背景下，2016年中国、韩国、日本三国占据了全球锂电池电芯产值总量的98.11%。三国的竞争策略各不相同。日本竞争全球锂离子电池行业呈现三国鼎立的竞争格局。由于整个二次电池的产业链几乎已经转移至亚洲，在中国、日本、韩国相继扩大生产的背景下，2016年中国、韩国、日本三国占据了全球锂电池电芯产值总量的98.11%。三国的竞争策略各不相同。日本竞争策略上关注技术领先。韩国更偏重于消费型锂离子电池的发展。中国锂离子电池市场规模在全球市场的份额呈现逐年上升的态势。 2010-2020年中国及全球锂电产值数据来源：公开资料整理国内锂离子电池市场的发展处于行业的高速增长期。2010年至2016年我国锂离子电池下游应用占比呈现消费型电池占比逐年下降、动力类占比逐年提升的格局。2016年受消费电子产品增速趋缓以及电动汽车迅猛发展影响，我国锂离子电池行业发展呈现出“一快一慢”新常态。2016年，我国电动汽车产量达到51.7万辆，带动我国动力电池产量达到33.0GWh，同比增长65.83%。随着储能电站建设步伐加快，锂离子电池在移动通信基站储能电池领域逐步推广，2016年储能型锂离子电池的应用占比达到4.94%。 2010-2016年我国锂离子电池下游应用占比数据来源：公开资料整理业务发展方向契合政策，发展前景良好。我国锂离子电池材料及设备行业平均利润水平总体上呈现平稳波动态势，在不同应用领域及细分市场行业利润水平存在差异。一般而言，在低端负极产品和涂布机领域，门槛低，竞争充分，利润水平相对较低。而中高端负极材料、涂布机以及新兴的涂覆隔膜、铝塑包装膜，产品技术含量高，在研发、工艺改善、客户积累、资金投入等方面进入壁垒较高，附加价值较高，优质企业能够在该领域获得较好的利润率水平。全球负极材料产业集中度极高，江西紫宸全球份额持续提升。目前锂离子电池负极材料生产企业主要在中国和日本，两国总量占全球负极材料产销量

锂离子电池和锂聚合物电池概述

18通信电源技术 761^00111？0霣打’1'枕|11|0|0#682002年10月第5期能源技术锂离子电池和锂聚合物电池概述 0*061^1 00 11161汕丨皿1~ ！011831^30^ 1池1画沈63^ 郑如定武汉洲际通信电源集团公司430035武汉识1111811211011)1X61600111？0^61 811^1^ (^(^口’乙10. 摘要高比能量、长循环寿命的二次电池是电化学界专家致力研制对象。当前，安全可靠、有利于环保、高功率密度、体积小、重量轻的新型二次锂电池正被广泛应用。文中通过对新型的锂离子电池、锂聚合物电池与铅酸电池、镍镉电池、镍氩电池等比较，突出了其优点；介绍了新型的貍离子电池、锂聚合物电池的构成、工作原理、电极材料特性及发展前景。关键词锂离子电池锂聚合物电池电极材料工作原理分类号1财911 ^5511^01 7116 360011(131^ 1)^1161^ ^1111 3 名如 1)11 0&011(1 ^011^ 011^16 11(6 16 #116 0^601 1636810116|1^6160100―01161010811^0^3^8^8,111600^6111(111111111)81161^“1186(1？01 11 18 88(6 311(11^1181)16^ 60)311 811汾 12名1)1，客00(1 101-6211110111116111 ^016^11011 评I'出乂名如口0界611 ^611311^ ^『101110010^)81180115 1^61^6611 110761 11~10111)31161^，11(11111111只1)31161^如。1^9^ ~ 8011^11101561~0&011111)111161113^^81113^6 15 旧名卜衫名“鉍丄1116 8180 11111-0(111069 11)6 00111^08111011 ^0^61~311011 卩『把亡七匕0？ 1)16 110^*1 11~1011 1)31(61^ 311(11|~只01^1！167 1)81161^ 311(11|16 01181-8016081108 0？山6斤6160170(16 1113161181 311(1 1116^ ^01^5 11-100 1)81161^，1！~ 00&11161 1)311衍了，61601？0^6 111816081^ 0^1811011 ^011011)16 自1859年0381011？丨抑化提出铅酸电池概念以来，化学电源界一直在研制新的髙比能量、长循环寿命的二次电池，经历了铅酸电池、键镉电池、镍氢电池、锂离子电池、锂聚合物电池几个阶段。镍镉电池电路简单，充电速度较快I能承载较大电流。但由于镍镉电池重、储电量小、污染性强，加之具有记忆效应，此类电池正逐步退出主流市场。镍氢电池不含有镉金属，分解后对环境的污染很小，是一种安全可靠、有利于环保的电池。它的贮能密度比旧式镍镉电池高一倍，比新式镍收稿镉电池高30^~509^，用于移动电话中可使通话时间延长30亨6。不过，这种电池和镍镉电池一样，也有记忆功能，不过没有那么明显。镍氧电池储电量较大，待机时间长，价格适中，基本上可以满足一般用户的需求。近年来，重量轻、能量大、自放电率低的二次锂电池在市场出现，备受广大消费者的欢迎。目前，投人市场的二次锂电池也多为锂离子电池和裡聚合物电池。 1(液态丨锂离子电池 1.1锂离子电池基本原理现在被广泛使用的锂离子电池是由锂电池发展而来的。锂离子电池的正极材料是氧化钻锂

文献综述

文献综述北京化工大学材料1001 王培2010012389 引言收集文献资料是写好论文的前提，只有在写论文之前进行大量的资料收集，然后对资料进行综合整理、归类，才能对论文课题的研究现状有个大概的了解，使我们站在理论前沿，分析问题的原因、特点、现状及基本内容，从而为我们发现问题、解决问题打下基础。本综述的题目是碳纳米管制备技术研究进展摘要：碳纳米管是一种具有独特结构的一维量子材料，由石墨碳原子层卷曲而成。由于拥有潜在的优越性能，碳纳米管不管在物理、化学还是在材料学领域都将有重大发展前景。近年来，美国、日本、德国和中国等国家相继成立了纳米材料研究机构，碳纳米管的研究进展随之加快，并在制备及应用方面取得了突破性进展。本文着重从碳管的制备方法与应用前景两方面，阐述了碳纳米管的研究进展与发展潜力关键词：碳纳米管；石墨碳；制备技术；进展；前言随着微电子技术的进一步发展，微细化成为器件的重要发展方向，纳米器件的研究成为近几年的热点。并出现了许多不同的纳米器件制备工艺，如,：操纵原子、模板法制备纳米材料、纳米材料选择性生长等，但还未出现材料选择性好、成本低、可批量生产的技术。目前，以纳米材料为模块，采用自下而上的构筑加工工艺（Bottom-up）制作纳米器件已成为一个亮点。碳纳米管由于具有独特的结构、电学性质，已成为制备纳米器件的首要候选材料。在催化、复合材料、储能材料和微电子器件等诸多领域表现出了很大的潜在应用前景。目前制备碳纳米管的方法有石墨电弧法、激光法、催化裂解法(CVD)等，其中前两种方法存在产量少，不易实现工业化生产的特；而CVD法以其设备简单，成本低，反应过程容易控制，产量高等优点成为目前制备碳纳米管的主流。主题 1 碳纳米管的制备碳纳米管的制备方法主要有电弧法、激光蒸发法和有化学气相沉积法。单壁碳纳米管产量只有克量级，制备技术难度大。多壁碳纳米管的制技术则较为成熟，产量可达每小时公斤级，并可对产物直径和定向性等进控制

纳米材料文献综述

北京化工大学北方学院NORTH COLLEGE OF BEIJING UNIVERSITY OF CHEMICAL TECHNOLOGY 碳纳米管的性质与应用姓名：赵开专业：应用化学班级： 0804 学号： 080105097 2011年05月

文献综述前言本人论题为《碳纳米管的性质与应用》。碳纳米管是一维碳基纳米材料，其径向尺寸为纳米级，轴向尺寸为微米量级，管子两端基本上都封口。碳纳米管具有尺寸小、机械强度高、比表面大、电导率高、界面效应强等力学，电磁学特点。近年来，碳纳米管在力学、电磁学、医学等方面得到了广泛应用。本文根据众多学者对碳纳米管的研究成果，借鉴他们的成功经验，就碳纳米管的性质及其功能等方面结合最新碳纳米管的应用做一些简要介绍。本文主要查阅近几年关于碳纳米管相关研究的文献期刊。

碳纳米管（CNT）是碳的同素异形体之一，是由六元碳环构成的类石墨平面卷曲而成的纳米级中空管，其中每个碳原子通过SP2杂化与周围3个碳原子发生完全键合。碳纳米管是由一层或多层石墨按照一定方式卷曲而成的具有管状结构的纳米材料。由单层石墨平面卷曲形成单壁碳纳米管（SWNT），多层石墨平面卷曲形成多壁碳纳米管（MWNT）。自从1991年日本科学家lijima发现碳纳米管以来，其以优异的力学、热学以及光电特性受到了化学、物理、生物、医学、材料等多个领域研究者的广关注。一、碳纳米管的性质碳纳米管的分类研究碳纳米管的性质首先要对其进行分类。（1）按照石墨层数分类，碳纳米管可分为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管。（2）按照手性分类，碳纳米管可分为手性管和非手性管。其中非手性管又可分为扶手椅型管和锯齿型管。（3）按照导电性能分类，碳纳米管可分为导体管和半导体管。碳纳米管的力学性能碳纳米管无缝管状结构和管身良好的石墨化程度赋予了碳纳米管优异的力学性能。其拉伸强度是钢的100倍，而质量只有钢的1/ 6，并且延伸率可达到20 %，其长度和直径之比可达100～1000，远远超出一般材料的长径比，因而被称为“超强纤维”。碳纳米管具有如此优良的力学性能是一种绝好的纤维材料。它具有碳纤维的固有性质，强度及韧性均远优于其他纤维材料[1]。单壁碳纳米管的杨氏模量在1012Pa范围内，在轴向施加压力或弯曲碳纳米管时，当外力大于欧拉强度极限或弯曲强度，它不会断裂而是先发生大角度弯曲然后打卷形成麻花状物体，但是当外力释放后碳纳米管仍可以恢复原状。碳纳米管的电磁性能

锂离子电池基本知识

锂离子二次电池简介概述：锂离子二次电池是指Li+嵌入化合物为正、负极的二次电池，正极采用锂化合物LiCoO 2、LiMn 2 O 4 ,负极采用锂—碳层间化合物Li x C 6 ，电解质为溶解有锂盐LiPF 6 、 LiAsF 6 等的有机溶液。在充、放电过程中，Li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌，被形象地称为“摇椅电池”（Rocking Chair Batteries,缩写为RCB）。锂离子二次电池由于工作电压高（3.6V）、无记忆效应、无污染、自放电小、循环寿命长，在移动电话、摄相机、笔记本电脑、便携式电器上得到大量应用。一、工作原理 1、化学反应方程式锂离子电池正极主要成分为LiCoO 2 ，负极主要为C，充电时正极反应：LiCoO 2 Li ( 1-x) CoO 2 + xLi+ + xe- 负极反应：C + xLi+ + xe- CLi x 电池总反应：LiCoO 2 + C Li ( 1-x) CoO 2 + CLix 放电时发生上述反应的逆反应。 2、化学反应原理图二、命名根据IEC61960标准二次锂电池的标识如下: 1. 电池标识组成3个字母后跟5个数字（圆柱形）或6个（方形数字）； 2. 第一个字母表示电池的负极材料：I表示有内臵电池的锂离子，L表示锂金属电极或锂合金电极; 3. 第二个字母表示电池的正极材料：C基于钴的电极，N基于镍的电极，M基于锰的电极V基于钒的电极; 4. 第三个字母表示电池的形状：R表示圆柱形电池，P表示方形电池;

5. 数字:圆柱形电池5个数字分别表示电池的直径和高度,直径的单位为毫米,高度的单位为十分之一毫米，直径或高度任一尺寸大于或等100mm时两个尺寸之间应加一条斜线。方型电池6个数字分别表示电池的厚度、宽度和高度，单位均为毫米，三个尺寸任一个大于或等于100mm时尺寸之间应加斜线，三个尺寸中若有任一小于 1mm,则在此尺寸前加字母t，此尺寸单位为十分之一毫米。例如： ICR18650：表示一个圆柱形二次锂离子电池正极材料为钴其直径约为18mm高约为 65mm。 ICR20/1050 ICP083448：表示一个方形二次锂离子电池正极材料为钴，其厚度约为8mm,宽度约为34mm，高约为48mm。 ICP08/34/150：表示一个方形二次锂离子电池正极材料为钴其厚度约为8mm,宽度约为34mm，高约为150mm。 ICPt73448：表示一个方形二次锂离子电池正极材料为钴其厚度约为0.7mm,宽度约为34mm，高约为48mm。三、组成结构 1、正极正极材料一般由钴酸锂、导电石墨、碳黑、粘接剂、溶剂等组成。 2、负极负极材料一般由碳黑、粘接剂、溶剂等组成。 3、隔膜纸隔膜纸由PP、PE复合膜组成，厚度一般为25微米，国内有些厂家也有用16 微米的，著名的生产厂家有日本UBE。 4、电解液电解液为溶解有锂盐LiPF 6、LiAsF 6 等的有机溶液，常用的有机溶液有EC（碳酸乙烯酯）、DEC（二乙基碳酸）、DMC（二甲基碳酸）等。 5、绝缘垫片 6、外壳有钢壳和铝壳。四、制造工艺

锂硫电池综述

高性能锂硫电池的研究进展摘要：目前传统的锂离子电池在电子产品中发挥着重要作用。然而受到其较低的理论比容量的限制(约150～200Wh/kg)，锂离子电池将难以满足人类发展的长远需求，例如电动汽车行业的发展。锂硫电池的理论能量密度为2600Wh/kg，是锂离子二次电池的3～5倍，是极具应用前景的电化学储能体系，近年来引起了研究人员的广泛关注。人们提高电极导电性、维持电极结构稳定性、提高硫的负载率和利用率以及加强电池循环寿命等方面开展了大量的研究工作。本文将就近几年锂硫电池的发展进行相关介绍和讨论。关键词：锂硫电池正极材料纳米结构材料改性电解质电池结构 Research progress in High-Performance Lithium-Sulphur Batteries Ren Guodong (School of Metallurgy and Environment, Central South University，0507110402) Abstract：Lithium-ion batteries has played an important role in the electronics at present.But due to its low theoretical energy density ,which is only 150～200Wh/kg,therefore the lithium-ion batteries cannot meet the long-term needs of society in the future,just in the case of the development of electric vehicles.Lithium-sulphur battery is a promising electrochemical energy storage system which has high theoretical energy density of 2600Wh/kg,that is 3~5 times to lithium-ion battery.And it has arised more and more attentions recently.Great efforts have been made by reseachers to improve the conductivity of the electrode , the stability of electrode structure,the loading capicity of sulphur ,the utilization efficiency of sulfur in the cathode and the enhancement of cycle life of the battery．In this paper,the recent research of lithium-sulphur battery will be analyzed and discussed. Keywords：lithium-sulphur battery cathode material nano-structure modification electrolyte cell configuration 1.前言电能储存技术和设备将会在未来社会发展中成为一项十分重要的需求。传统

锂离子电池论文：Si-SiO_x-Sn-C复合负极材料的合成及电化学性能研究

锂离子电池论文：Si-SiO_x-Sn/C复合负极材料的合成及电化学性能研究【中文摘要】目前锂离子电池的应用越来越广泛。与其他类型的二次电池相比锂离子电池具有较多优点,比如,工作电压和能量密度高,循环寿命长,自放电率小,无记忆效应且电极材料不含有毒物质, 是现代的“绿色电池”。广泛的应用于移动电话,笔记本电脑,电动车和混合电动车中。锂电池负极材料主要采用已经商业化的碳类材料,但由于它的理论比容量较低,且由于碳材料的嵌锂电位与金属锂接近,在快速充电时存在安全隐患,所以开发高比容量和性能安全的负极材料成为必要。由于硅和锡的理论比容量高(分别为4200 mAh g-1,994 mAh g-1),成为研究热点。但由于它们在充放电过程中存在严重的体积膨胀收缩,导致容量衰减较快,循环性能较差,极大的影响了材料的实用价值。利用硅锡的复合物或其合金,可以有效地改善它们的循环性能。本论文研究了一氧化硅和二氧化锡均匀混合后在碳的作用下于高温管式炉中发生反应,合成新的具有充放电效应的电极材料。考察了温度的影响,电化学性能及交流阻抗。通过实验研究得到以下结论：1.将SiO、纳米Sn02和碳混合后湿磨,于氮气保护下在管式炉中加热到750℃,800℃,850℃,900℃,950℃和1000℃。经XRD分析得知,新合成的材料中温度在800℃及以上时,Sn02经碳【英文摘要】Lithium-ion cells are considered presently the best choice for rechargeable batteries. Lithium-ion cells have

many advantageous compared with other secondary batteries. Lithium-ion battery has high voltage, high energy density, long cycle life, self-discharge rate is small, no memory effect and also the electrode material does not contain toxic substances, is the modern “green battery.” It is widely used in mobile phones, notebook computers, electric vehicles and hybrid electric vehicles. Since the first commercialization of Li-ion batteries by Sony in 1991, graphite carbon has been the favorable anode material for its good reversibility and stability with thousands of cycles. However since the theoretical capacity (372 mAh g-1) of graphite is limited, new anode materials with high specific capacity are searched to satisfy the requirement of advanced power sources in such applications as electric vehicles with extended range.The search for next-generation anode materials of Li-ion batteries has focused on Si- and Sn-based oxide materials that offer a considerably larger specific (4200 mAh g-1 and 994 mAh g-1) and volumetric capacity than conventional carbonaceous materials. Such studies indicate that silicone monoxide, SiO, has a large discharge specific capacity. However, due to their serious volume change when charging and discharging, leading to fast capacity fading and poor cycle performance, it is a great impact

2017年中国锂电池行业发展现状及未来发展前景预测

锂离子电池技术发展现状与趋势

一、文献综述 1、前言现阶段，日本、韩国、美国等国家引领锂离子动力电池技术的发展。日本的行业技术水平具有领先优势，韩国的动力电池制造能力处于领先地位，美国则具有引领前沿的科研能力。 2、国外发展现状 2·1日本 2·11 2009年，日本政府推出了RISING计划(创新型蓄电池尖端科学基础研究事业)和U～EAD项目(汽车用下一代高性能电池系统)，并于2013年更新了动力电池技术发展路线图(RM2013)，具体指标有2020年电池的续航里程实现250～350km·电池系统总电量达到25～35kW·h，电池能量密度实现250Wh· kg-1，功率密变达到1500W·kg-1，循环寿命达到1000-1500次，价格成本降低到2万日元/W·h。RM2013指明了电极材料的发展方向，正极材料要发展xLiMn03·(1～x)LiMO2(M=Ni，Co，Mn，0≤x≤1)、LizMSi0s、LiNiosMn1s04、LiCnP04、Li2MSO·F、LiMO2(M=Ni，Co，Mn)；负极材料要发展Sn～CoC合金，Si基负极包括Si/C和Si0，以及Si基合金。 2·12日本具有代表性的锂离子动力电池企业为松下电池公司。松下是动力电池行业的领导者，作为Tesla最主要的动力电池供应商，凭借Tesla的发展稳居市场领导者地位，全球市场份额在20%左右。目前松下电池主要给ModelS和MndelX提供18650圆柱电池，正极采用镍钴铝三元材料(NCA)，负极使用硅碳复合材料，单体能量密度可达252Wh·kg-1，而即将使用在Mode13上的21700圆柱形电池单体能量密度更是提高到300Wh·kg-1·是目前行业内能量密度最高的电池。 2·2韩国 2·21 2011年，韩国启动了包含锂离子电池关键材料、应用技术研究、评价及测试基础设施以及下一代电池研究的二次电池技术研发项目。LG化学和三星SDI是具有代表性的韩国锂离子动力电池企业，也是动力电池领域的后起之秀，两者凭借先

文献综述-电池充电管理器的设计

文献综述电气工程及其自动化电池充电管理器的设计前言：电池充电器battery charger。电池充电器是电动车、电动工具、电玩、笔记本、数码及小型便携式电子设备及电子电器所有可充电电池充电用的电子设备，一般由外壳、电源转换部分、充电检测部分、充电保护部分等组成。其输出类型为纯直流或脉动直流。按连接方式可分为插墙式和桌面式[1]。按所充电电池的类型又可分为镍镉电池充电器、镍氢电池充电器、镍锌电池充电器、铅酸电池充电器、锂电池充电器等。按充电器的功能又可分为专用充电器和通用充电器。本文通过对普通充电管理器的设计来更好的了解充电器。正文：电子技术的快速发展使得各种各样的电子产品都朝着便携式和小型轻量化的方向发展，也使得更多的电气化产品采用基于电池的供电系统。目前，较多使用的电池有镍镉、镍氢、铅蓄电池和锂电池。它们的各自特点决定了它们将在相当长的时期内共存发展。由于不同类型电池的充电特性不同，通常对不同类型，甚至不同电压、容量等级的电池使用不同的充电器，但这在实际使用中有诸多不便。利用单片机设计一种锂电池充电器，在设计上，选择了简洁、高效的硬件，设计稳定可靠的软件，详细说明了系统的硬件组成，包括单片机电路、充电控制电路、电压转换及光耦隔离电路，并对本充电器的核心器件—MAX1898充电芯片、AT89C2051单片机进行了较详细的介绍。阐述了系统的软硬件设计。以C语言为开发工具，进行了详细设计和编码。实现了系统的可靠性、稳定性、安全性和经济性[3]。该智能充电器具有检测锂离子电池的状态；自动切换充电模式以满足充电电池的充电需要；充电器短路保护功能；充电状态显示的功能。在生活中更好的维护了充电电池，延长了它的使用寿命。当今可充电电池的材料、结构、规格种类很多。其作用原理大多是相同的它们都属反应可逆的化学能源,即充电时借助充电产生的化学反应将能量储存起来,使用时再利用逆向反应将储存的能量释放出来。二次世界大战后 ,各国为满足战争和军备竞赛的需要而开发了

锂离子电池自动充放电系统的设计开题报告

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本科毕业设计开题报告题目：锂离子电池自动充放电系统的设计专题：院（系）：电气与信息工程学院班级：电气09-12班姓名：徐圣男学号： 24号指导教师：朱显辉教师职称：讲师

黑龙江科技学院本科毕业设计开题报告题目锂离子电池自动充放电系统的设计来源工程应用1、研究目的和意义随着微电子技术的快速发展，使得各种各样的电子产品不断的涌现，并朝着便携和小型轻量化的趋势发展。为了能够更加有效地使用这些电子产品，可充电电池得到快速的发展。常见的可充电电池包括镍氢电池、镍镉电池、锂电池和聚合物电池等。其中，锂电池以其高的能量密度、稳定的放电特性、无记忆效应和使用寿命长等优点得到广泛的应用。目前绝大多数的手机、数码相机等均使用锂电池。电池的使用寿命和单次循环使用时间与充电器维护过程和使用情况密切相关。一部好的充电器不但能在短时间内将电量充足，而且还可以对电池起到一定的维护作用，修复由于使用不当而造成的记忆效应，即电池活性衰退现象。但锂电池的不足之处在于对充电器的要求比较苛刻，对保护电路的要求较高。其要求的充电方式是恒流恒压方式，为有效利用电池容量，需将锂离子电池充电至最大电压，但是过压充电会造成电池损坏，这就要求较高的控制精度(精度高于1%)。另外，对于电压过低的电池需要进行预充充电终止检测除电压检测外。还需采用其他的辅助方法作为防止过充的后备措施，如检测电池温度、限定充电时间，为电池提供附加保护等。为此，研发性能稳定、安全可靠、高效经济的锂电池智能充电器显得尤为重要。本课题采用单片机为控制电路来制作一个能用LCD显示充电电压和电流，能够定时开关和充完自动停充的4.2V的锂电池智能充电器。采用单片机和充电集成电路进行充电器的设计，不但能够实现对锂电池进行充电，而且还能够实现相应的过压和温度保护，从而可以充分发挥锂电池的性能，并避免了充电器在充电时可能对电池造成损害的情况发生，具有一定的智能功能。该方案有效地保护了电池、缩短了充电时间并尽量延长锂电池的使用寿命，符合目前的环境保护潮流。本课题的研究成果广泛应用于手机、MP3等便携式电子产品，为人类日常生活和生活质量的提高有着深远的意义。

锂离子电池正负极新型材料发展前沿文献综述

锂离子电池正负极新型材料发展前沿文献综述应用化学1103班2011016089 蔡雨心引言锂离子电池是主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作的充电电池。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。一般采用含有锂元素的材料作为电极，是现代高性能电池的代表。自1991年日本SONY能源技术公司首次将锂离子二次电池成功商品化，锂离子电池发展至今已有20多年的历史，科学家一直致力于锂离子电池正负极材料的革新制备，从而提高电池性能。本篇综述力求粗略介绍锂离子电池电极材料的发展现状。锂离子电池电极材料的发展1970年代的首个锂电池。锂电池的正极材料是二氧化锰或亚硫酰氯，负极是锂。电池组装完成后电池即有电压，无需充电且不宜充电。1982年R.R.Agarwal和J.R.Selman发现锂离子具有嵌入石墨的特性，此过程是快速的，并且可逆。1983年M.Thackeray、J.Goodenough 等人发现锰尖晶石是优良的正极材料，具有低价、稳定和优良的导电、导锂性能。1989年，A.Manthiram和J.Goodenough发现采用聚合阴离子的正极将产生更高的电压。1991年日本索尼公司发明了以炭材料为负极，以含锂的化合物作正极的锂电池，在充放电过程中，没有金属锂存在，只有锂离子，这就是锂离子电池。1996年Padhi和Goodenough 发现具有橄榄石结构的磷酸盐，如磷酸铁锂(LiFePO4)，比传统的正极材料更具安全性，尤其耐高温，耐过充电性能远超过传统锂离子电池材料。因此已成为当前主流的大电流放电的动力锂电池的正极材料。纵观电池发展的历史，可以看出当前绿色环保电池迅猛发展，包括锂离子蓄电池、氢镍电池等；一次电池向蓄电池转化，符合可持续发展战略；同时电池进一步向小、轻、薄方向发展。在商品化的可充电池中，锂离子电池的比能量最高，可以实现可充电池的薄形化，且无污染，具备当前电池工业发展的三大特点，因此在发达国家中有较快的增长。锂离子电池负极材料进展自从 P.Poizot 等报道过渡金属氧化物可以作为锂离子电池负极材料这一研究后，金属氧化物负极便逐渐引起人们的重视。结构对于锂离子电池负极材料的性能具有重要影响，按结构分类近年来被探索当做锂离子电池负极材料的金属氧化物(Sn、Co、Fe、Ni、Ti、Cu、Mo、Mn 的氧化物)材料主要包括：低维度金属氧化物负极材料、核壳结构金属氧化物负极材料、多孔结构金属氧化物负极材料、微/纳米尺度金属氧化物负极材料以及特殊形貌金属氧化物负极材料。低维度纳米结构氧化物负极材料主要包括：零维结构的纳米颗粒、一维结构的纳米棒、纳米管、纳米线、纳米纤维等。纳米颗粒由于颗粒尺寸小，比表面积大，可以有效降低锂离子的迁移路径，缓解锂离子插入/脱出活性材料产生的内应力。因此用纳米颗粒作为负极材料有望改善材料的循环稳定性，延长循环寿命。

锂离子电池基本知识(一)

一．电池常规知识目录 1.什么是电池？ 2.一次电池和二次电池有什么区别? 3、充电电池是怎样实现它的能量转换？ 4、什么是Li-ion电池？ 5、Li-ion电池的工作原理？ 6、Li-ion电池的主要结构。 7、 Li-ion电池的优缺点。 8、 Li-ion电池安全特性是如何实现的？ 9、什么是充电限制电压？额定容量？额定电压？终止电压？ 10、Li-ion铝壳和钢壳电池比较它的区别有哪些？ 11、目前常见的各种可充电电池之间有什么区别？ 1、什么是电池？电池是一种能源。当它正负极连接在用电器上时，因为正负极之间存在电势之差，电流从正极流向负极，储存在电池中的化学能直接转化成电能释放出来，一只电池必然由两种不同电化学活性的物质组成正负两极，正负极活性物质之间的电动势差形成电池的电压，根据其电化学系统的不同，各种类型的电池电压各有不同。

2、一次电池和充电电池有什么区别? ?电池内部的电化学设计决定了该类型的电池是否可充。根据它们的电化学成分和电极的结构可知，可充电电池的内部结构之间所发生的反应是可逆的。 ?理论上，这种可逆性是不会受循环次数的影响，既然充放电会在电极的体积和结构上引起可逆的变化，那么可充电电池的内部设计就支持这种变化。而一次电池在给定的电池环境中两个电极之间的电化学反应是不可逆的，因此，不可以将一次电池拿来充电，这种做法很危险也很不经济。如果需要反复使用，应选择真正的循环次数在1000次左右的充电电池，这种电池又称为二次电池。 ?另一明显的区别就是它们具有较高的比能量和负载能力，以及自放电率。一次电池能量密度远比一次电池高。然而他们的负载能力相对要小。 ?二次电池具有相对较高的负载能力，可充电电池Li-ion，随着近几年的发展，具有高能量容量。 ?不管何种一次电池的电化学系统属于哪种，所有的一次电池的自放电率都很小。 3、充电电池是怎样实现它的能量转换？ ?每种电池都具有电化学转换的能力，即将储存的化学能直接转换成电能。就二次电池而言(另一术语也称可充电便携式电池)，在放电过程中，是将化学能转换成电能；而在充电过程中，又

锂离子电池的现状及发展趋势

锂离子电池的现状与发展趋势新能源技术被公认为21 世纪的高新技术,电池行业作为新能源领域的重要组成部分，已成为全球经济发展的一个新热点。目前锂离子电池已经作为一种重要的能量源被人们大范围的使用，无论是在电子通讯领域，还是在交通运输领域等，它都担当着极为重要的角色，有着广泛的应用前景。锂离子电池是一种二次电池，是在锂电池的基础上发展起来的一种新型电池,它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。自20世纪70年代以来，以金属锂为负极的各种高比能量锂原电池分别问世，并得以广泛应用。锂离子电池工作电压高、比能量高、容量大、自放电小、循环性好、使用寿命长、重量轻、体积小，是现代高性能电池的代表，是移动电话、笔记本电脑等便携式电子设备的理想电源，并有望成为未来电动汽车、无绳电动工具等的主要动力来源之一。我国锂离子电池产业发展历史不长，但发展很快，2012年我国锂离子电池的总产量达41.8亿只。在国际锂离子电池市场上，中国、日本和韩国形成了三足鼎立的态势，但总体而言，我国锂离子电池产业在技术先进程度和市场竞争力方面和日本、韩国还有较大差距。我国锂离子电池产业的技术发展是从模仿国外成熟技术开始的，在此过程中，工艺创新是我国锂离子电池产业早期发展的主要成绩，最近几年，随着技术创新投入不断加大，我国锂离子电池产业在技术创新方面发展很快，并形成了基本的产业核心竞争力，在某些领域积累了一定的技术优势。锂离子电池材料的研究现状及发展趋势锂离子电池的主要构造有正极、负极、能传导锂离子的电解质以及把正负极隔开的隔离膜。锂离子电池的电化学性能主要取决于所用电极材料和电介质材料的结构与性能，尤其是电极材料的选择和质量直接决定着锂离子电池的特性和价格。目前锂离子电池正极材料的研究主要集中于钴酸锂、镍酸锂等，同时，一些新型正极材料（如Li-Mn-O系材料、导电高聚物）的兴起也为锂离子电池正极材料的发展注入了新的活力，寻找开发具有高电压、高比容量和良好循环性能的锂离子二次电池正极材料新体系是该领域的重要研究内容。目前，锂离子电池的正极材料仍为LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4等过渡金属氧化物及其复合材料，2005-2010年，高能量密度的聚合物正极材料和有机硫化物、无机硫化物成为锂离子电池的新一代正极材料。锂离子电池的负极材料主要有碳材料、锂金属合金、金属氧化物、金属氮化物、纳米硅等，其中碳材料是目前商业应用的主要负极材料，而锂金属合金、纳米硅已成为研发热点。锂离子电池的电解质材料目前主要是用液态电解其溶剂为无水有机物，多数采用混合溶剂，如EC-DMC和PC-DMC 等，LiPF6是应用最为普遍的导电盐。就锂离子电池正极材料来说，钴酸锂正极材料在今后仍然具有强劲的生命力，在目前商品化应用的锂离子电池体系中，钴酸锂电池凭借其高充电截止电压和高压实密度双重优势，仍是目前高档3C产品类电池首选电池体系；而层状LiNixCo1–x–yMnyO2正极材料不仅具有较高的能量密度，而且材料的安全性、循环稳定性、高低温性能、制备成本等性能均比较优异，在全球正极材料使用量比重逐年增加，不仅逐步替代了钴酸锂材料的部分应用，而且在新能源汽车动力

纳米材料文献综述资料

北京化工大学北方学院 NORTH COLLEGE OF BEIJING UNIVERSITY OF CHEMICAL TECHNOLOGY 碳纳米管的性质与应用姓名：赵开专业：应用化学班级： 0804 学号： 080105097 2011年05月