资源描述
Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Company Logo,LOGO,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,提纲,第一章、锂离子可逆充放电,电池简介,第二章、富锂锰基正极材料动力电池成为,焦点和靓点,第三章、富锂锰基动力电池,电解液匹配技术,的研究进展和应用现状,第四章、富锂锰基动力电池,负极材料匹配技术,研究进展和应用现状,第五章、,本工作结论,第一章、,锂离子可逆充放电,电池简介,1,、锂离子可逆充放电电池组成,2、锂离子可逆充放电电池工作原理,2、锂离子二次电池的工作原理,富锂锰基,锂离子电池的工作原理,充电,时，锂离子和电子从正极移动到负极，,电能转化为化学能,。,放电时相反,：锂离子和电子从负极移动到正极，将,化学能转化为电能,。,Li,2,MnO,3,LiMO,2,C,第二章、,富锂锰基动力电池成为,焦点和靓点,1、富锂锰基正极,材料家族介绍,2,、与磷酸铁锂相比,富锂锰基,动力电池的,优势,1、富锂锰基正极,材料家族介绍,富锂锰基,正极材料家族,是以Li,2,MnO,3,为基的复合材料,化学通式：Li,2,Mn,O,3,Li,M,O,2,M,=Co,Ni,Fe or Ni,0.5,Mn,0.5,etc,层状,层状,+,=,层状,2,、与磷酸铁锂相比,富锂锰基,动力电池的,优势,第三章、富锂锰基动力电池,电解液匹配技术,的研究进展和应用现状,1、富锂锰基动力电池电解液的,组成,及,重要性能,2、电解质,常见缺陷和失效机制,3,、,对电解液,性能改善,的关键技术,正极材料,1、富锂锰基动力电池电解液的,组成,及,重要性能,添加剂,溶剂,锂盐,电解液组成,（,1,）电解液的组成,LiBF,4,：,低温性能比较好，但是价格昂贵和溶解度比较低；,LiPF,6,：,综合性能比较好，缺点是易吸水水解；,LiAsF,6,：,综合性能比较好，但是毒性太大；,LiClO,4,：,综合性能比较好，但是强氧化性导致安全性不高；,环状碳酸酯,链状碳酸酯,羧酸酯,1、富锂锰基动力电池电解液的,组成,及,重要性能,1）,电导率高。,要求电解液黏度低，锂盐溶解度和电离度高，,Li,+,导电迁移数高；,2,）,稳定性好。物理稳定性好，,要求电解液具备高的闪点、高的分解温度、低的电极反应活性，搁置无副反应、时间长等；,化学稳定性好，,界面稳定，具备较好的正负极材料表面成膜特性，能在前几周充放电过程中形成稳定的阻抗固体电解质中间相（solid electrolyte interphase,SEI膜）；,3,）,电化学窗口宽。,能够使电极表面钝化，从而在较宽的电压范围内工作；,（,2,）电解液的重要性能,2、电解液常见缺陷和失效机制,（,1,）过充反应,锂离子电池过度充电对正极材料造成,永久性破坏,；,电池内部过热，容易造成,火灾或爆炸,。,（,2,）受热反应,大部分电解液受热易分解，造成电池内部过热，且产生压强，容易造成的,爆炸,或,燃烧,。,3、对电解液性能改善的关键技术,采用添加剂！,常用电解液添加剂及其功能：,（,1,）控制电解液中,酸和水,含量的添加剂,（2）,阻燃,添加剂,（,3,）,过充保护,添加剂,（,4,）,离子导电,添加剂,（,5,）,成膜,添加剂,亚硫酸丙烯酯（PS）,无机纳米氧化物,联苯,磷酸三甲酯（TMP）,六甲基二硅烷（HMDS）,第四章、富锂锰基动力电池,负极材料匹配技术,研究进展和应用现状,炭材料具有与富锂锰基材料相似的层状结构，有利于锂离子的移动，其电化学性质稳定。因此，,炭材料是富锂锰基正极材料动力电池应用最多的负极材料。,1,、石墨材料,人造石墨,可直接作为负极材料使用，,天然鳞片石墨,需要改性处理后才能用作负极材料。,（,1,）,天然鳞片石墨性能优化的研发方向,：,1,）机械研磨；,2,）氧化处理；,3,）包覆；,4,）金属插层。,负极材料匹配技术,-,炭材料,包覆后天然石墨的,的充放电效率从,73.0%提高到86.2%,（,2,）人造石墨,有机物是合成各种人造石墨的碳源，在将各种有机物合,成人造石墨时，其,合成过程,可划分为如图。,首次放电容量240mAh/g，,充放电效率为96%,2,、无序炭,无序炭的充放电曲线如下图：,第二次循环充电容量,1400,mAh/g,第二次循环放电容量,700,mAh/g,第一次循环充电容量,2300,mAh/g,第一次循环放电容量,1400,mAh/g,两次循环中容量衰减严重，,一般不采用无序炭！,第五章、总结,对富锂锰基动力电池,正极材料,的调研结论如下：,1,、富锂锰基材料是以锰酸锂为基的复合材料；,2,、富锂锰基材料由Li,2,Mn,O,3,和,LiMO,2,两部分组成，其中,M,主要是过渡金属，使该,材料来源丰富,，且,运用成本低,，因此具有较好的发展前进；,3,、富锂锰基动力电池与目前运用较多的磷酸铁锂相比具有,放电比容量大，单位能量密度比高，标准电压高等,多方面的,优势,，因此，富锂锰基动力电池是未来锂离子动力电池发展的重要方向。,第五章、总结,锂盐是,六氟磷酸锂,，溶剂是,碳酸酯,，,5,种关键,添加剂已确定。,富锂锰基动力电池,电解液匹配技术,研究结论,富,锂锰基动力电池,电解液匹配技术,最新研发方向,1,、,拓宽工作温度范围。,分类提出不同温度性质的解决方案，如：高温需要采用氟代酯醚、新锂盐、离子液体（熔融盐）来提高。低温电解质体系需要采用熔点较低的腈、醚类体系，固体电解质具有较好的高温工作性能，但低温性能可能较差，因此高温工作条件下可以采用固体电解质。,2,、,延长电池寿命。,需要通过游离过渡金属离子捕获剂、,SEI,膜成膜添加剂等来实现对,SEI,膜组成与结构的精确调控。固体电解质具有界面稳定性方面的优势。,电解液匹配技术构建完成,第五章、总结,1,、,降低生产成本。,针状焦、炭微球和炭纤维为研究和应用的重要方向。,2,、,解决容量衰减问题。,无序炭的容量衰减严重若能得到较好的解决，由于它极高的充放电容量，将会有较好的发展前景。,富锂锰基动力电池,负极匹配技术,研究结论,负极材料是,人造石墨,负极匹配技术构建完成,富,锂锰基动力电池,负极匹配技术,最新研发方向,第五章、总结（最终成果）,正极集流体,+,正极材料,+,电解液,+,负极材料,+,负极集流体,铝箔,Li,2,Mn,O,3,LiMO,2,人造石墨,铜箔,锂盐：,LiPF,6,溶剂：碳酸酯,五种添加剂,=,富锂锰基动力电池,
展开阅读全文