锂离子电池正极和负极是什么材料

锂离子电池正极材料

锂离子电池的性能主要取决于所用电池内部材料的结构和性能。这些电池内部材料包括正、负极材料、电解质、隔膜等。其中正、负极材料的选择和质量直接决定锂离子电池的性能与价格。因此廉价、高性能的正、负极材料的研究一直是锂离子电池行业发展的重点。2013年第九期《产业趋势》中，我们曾为读者展示过几种主要的锂离子电池负极材料，本期我们将对锂离子电池正极材料进行介绍。

衡量锂离子电池正极材料的好坏，大致可以从以下几个方面进行评估：

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正极材料应有较高的氧化还原电位，从而使电池有较高的输出电压 锂离子能够在正极材料中大量、可逆地嵌入和脱嵌，以使电池有较高的比容量

在锂离子嵌入/脱嵌过程中，正极材料的结构应尽可能不发生变化，以保证电池良好的循环性能

在锂离子的嵌入/脱嵌过程中，正极的氧化还原电位变化应尽可能小，使电池能够平稳地充放电

正极材料应有较高的电导率和锂离子扩散系数，便于电池快速充放电 正极材料不与电解质等发生附反应 价格便宜，对环境无污染

目前获得广泛应用的锂离子电池正极材料体系主要包括钴酸锂（LiCoO2）、镍酸锂（LiNiO2）、锰酸锂（LiMn2O4/ LiMnO2）、锂镍锰钴氧三元材料（LiNixC

锂离子电池的诞生过程：

任何事物的诞生都有一定的背景，锂离子电池的产生同样也离不开这一点。根据联合国统计的统计，与1990年相比，到2020年，世界的能源消费将增长50~100%，而石油、天然气等传统的化石能源在燃烧过程中产生大量的气体和烟尘。这些燃烧产物中，二氧化硫等气体会对土壤、植被、江河和建筑物等产生破坏：烟尘和一些有机气体会对人体健康有损坏；还有的气体对环境和气候有严重影响，如可产生光化学烟雾的氮氧化物和引起“温室效应”的二氧化碳等，尤其是20世纪60、70年代爆发的能源危机迫使人们寻找新的替代能源。新能源的不断开发是人类可持续发展的重要基础，太阳能、风能、水力、核能和化学电源都是替代迅速枯竭的化石能源的新型能源形式。新能源的出现不仅得益于能源技术的发展，而且由于其解决和后减缓能源危机的潜力而受到越来越多的关注和支持。

在所金属元素中锂是原子量最小（6.94）、比重最小（0.534 g/cm3,20 ℃）、电化学当量最小（0.26 g/Ah）和电极电位最负（-3.045 vs SHE标准氢电极）的金属。因此锂电池在所有电池中理论能量密度最高，自然成为替代能源之一。

锂离子电池的发展史与特点

锂离子电池的发展史首先是从锂一次电池发展开始

锂离子电池正极材料的研究现状和展望

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第３ ６卷 第 ３期 ２０ ０ ７年 ３月

化

工

技

术

与

开

发

Ｖ０ ． ６ Ｎｏ ３ １３ ．

Ｍ ａ．０ ７ ｒ２ ０

Ｔｅｈ ｏｏ ｙ ＆ Ｄｅ ｅｏ ｍｅ ｔｏ ｅ ｃ ｌＩ ｄ ｓｒ ｃ ｎ ｌｇ ｖ ｌｐ ｎ ｆ Ｃｈ ｍｉａ ｎ ｕ ｔｙ

锂 离 子 电池 正 极 材 料 的研 究 现 状 和展 望

曹艳军 ， 龙翔 云 ， 云峰 程

（ 广西大学化学化工 学院 ， 广西 南宁

摘

５００ ） ３０４

要： 介绍 了锂离子 正极 材料氧化钴锂 、 氧化镍 锂、 酸铁 锂等的研 究开发现状 ， 磷 对其特性进行 了总结 。

文献标识码 ： Ａ 文章 编号 ：６ １９０ （ ０７ ０ —０ ６０ １ ７ —９５ ２ ０ ）３０ １—３

关键词 ： 锂离子 电池 ； 正极材料 ； 容量

中图分类号 ： ９ １ ＴＭ １

锂离子 电池是以 ２ 种不同的能够可逆地插入及 脱出锂离子 的嵌锂化合物分别作为电池 的正极和负 极的 ２ 次电池体 系。充电时， 锂离子从正极材料的 晶格中脱 出

锂离子电池的诞生过程：

任何事物的诞生都有一定的背景，锂离子电池的产生同样也离不开这一点。根据联合国统计的统计，与1990年相比，到2020年，世界的能源消费将增长50~100%，而石油、天然气等传统的化石能源在燃烧过程中产生大量的气体和烟尘。这些燃烧产物中，二氧化硫等气体会对土壤、植被、江河和建筑物等产生破坏：烟尘和一些有机气体会对人体健康有损坏；还有的气体对环境和气候有严重影响，如可产生光化学烟雾的氮氧化物和引起“温室效应”的二氧化碳等，尤其是20世纪60、70年代爆发的能源危机迫使人们寻找新的替代能源。新能源的不断开发是人类可持续发展的重要基础，太阳能、风能、水力、核能和化学电源都是替代迅速枯竭的化石能源的新型能源形式。新能源的出现不仅得益于能源技术的发展，而且由于其解决和后减缓能源危机的潜力而受到越来越多的关注和支持。

在所金属元素中锂是原子量最小（6.94）、比重最小（0.534 g/cm3,20 ℃）、电化学当量最小（0.26 g/Ah）和电极电位最负（-3.045 vs SHE标准氢电极）的金属。因此锂电池在所有电池中理论能量密度最高，自然成为替代能源之一。

锂离子电池的发展史与特点

锂离子电池的发展史首先是从锂一次电池发展开始

论文资料

电池工业第 １３ 卷第 ２ 期Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｂ ａｔｔｅｒｙ Ｉ ｎｄｕｓｔｒｙ２００８ 年 ４ 月锂离子电池纳米负极材料的研究进展饶睦敏， 黄启明， 李伟善（ 华南师范大学 化学与环境学院， 广州 ５１０００６ ）摘要： 纳米材料可望大幅度提离锂离子电池的比能量。综述了近年来锂离子电池纳米负极材料的研 究进展， 包括碳、 锡基纳米材料以及某些金属合金纳米材料； 介绍了各种纳米材料的储锂机理以 硅、 及作为锂离子电池负极材料的优缺点。 关键词： 锂离子电池； 负极材料； 纳米材料 中图分类号： ＴＭ９１２．９ 文献标志码： Ａ 文章编号： １００８－ ７９２３（２００８）０２－ ０１３２－ ０５Ｒｅｓｅａｒ ｃｈ ｐｒ ｏｇｒ ｅｓｓ ｏｆ ｎａｎｏｍｅｔｅｒ ｎｅｇａｔｉｖｅ ｍａｔｅｒ ｉａｌｓ ｆｏｒ Ｌｉ－ ｉｏｎ ｂａｔｔｅｒ ｉｅｓＲＡＯ Ｍｕ－ ｍｉｎ， ＨＵＡＮＧ Ｑｉ－ ｍｉｎｇ， ＬＩ Ｗｅｉ－ ｓｈａｎ（ Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ， Ｓｏｕｔｈ Ｃｈｉｎａ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ， Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ ５１０００６， Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒ

在自然界中，锂元素是最轻的金属，它的原子量为6.94g/mol，ρ=0.53g/cm-3，电化学当量最小，为0.26 g·Ah-1，标准电极电位最负，为-3.045 V，锂元素的这些特点决定了它是一种具有很高比能量的材料。

层状的Co02，其理论容量为274 mAh／g，实际容量在140～155 mAh／g。其优点为：工作电压高，充放电电压平稳，适合大电流放电，比能量高，循环性能好。缺点是：实际比容量仅为理论容量的50％左右，钴的利用率低，抗过充电性能差，在较高充电电压下比容量迅速降低。另外，再加上钴资源匮乏，价格高的因素，因此，在很大程度上减少了钻系锂离子电池的使用范围，尤其是在电动汽车和大型储备电源方面受到限制。

镍钴锰三元复合正极材料研究工作中面临的问题和不足

(1)合成工艺不成熟，工艺复杂。由于世界各国对于复合正极材料的研究最近几 年才开始，且材料中的Ni2+极难氧化成Ni3+，锰离子也存在多种氧化价态，因而合成层状结构的正极材料较为困难，尚未研究出最佳的合成工艺。由于大量掺入过渡金属元素等因素，复合正极材料的合成工艺相对复杂，需经过长时间的煅烧，并且大多只能在氧气气氛中，温度高于900℃的条件下合成出具有优异电化学性能的复合正极材

复旦大学

博士学位论文

纳米结构氧化物锂离子电池负极材料研究

姓名：姚煜

申请学位级别：博士

专业：物理化学

指导教师：余爱水

2012-04-06

摘要

锂离子电池由于有高能量密度、高输出电压、无记忆效应和无环境污染等优点，得到越来越多的应用。不仅仅可以应用于各种便携式电子设备，在作为电动汽车动力电源和太阳能、风能等新能源的储能设备方面都有很大应用前景。目前商业化的锂离子电池广泛使用的负极主要是石墨类材料。但石墨理论容量低且有安全性问题，因此高理论容量、安全性好的新型负极材料得到越来越多的关注。氧化物负极材料具有理论容量高、循环性能好、安全性能高等优点，是替代石墨作为锂离子电池负极的理想材料，但导电性差、不可逆容量大和充放电前后体积变化大等问题制约其得到实际应用。研究表明，通过纳米化、碳包覆和形貌控制等方法可以提高材料导电性，缓解充电时的体积膨胀，改善材料的电化学性能。本论文采用碳包覆、化学沉积和水热等方法制备了氧化物纳米材料，利用ｘ．射线衍射（Ⅺｍ）、扫描电镜（ＳＥＭ）和透射电镜（ＴＥＭ）等技术分析材料的形貌和结构等物理特征，采用恒电流充放电、循环伏安和交流阻抗谱等技术测试材料的电化学性能，并探讨了材料的结构和形貌与电化学性能之间的关系。主要研究内容和结果

锂离子电池原理、常见不良项目及成因、涂布方法汇总

(2009-07-11 09:28:25)

一般而言,锂离子电池有三部分构成:1.锂离子电芯；2.保护电路(PCM)；3.外壳即胶壳。 分类

从锂离子电池与手机配合情况来看,一般分为外置电池和内置电池,这种叫法很容易理解,外置电池就是直接装在手上背面,如: MOTOROLA 191,SAMSUNG 系列等;而内置电池就是装入手机后,还另有一个外壳把其扣在手机电池内,如:MOTOROLA 998,8088,NOKIA的大部分机型 1.外置电池

外置电池的封装形式有超声波焊接和卡扣两种: 1.1超声波焊接 外壳

这种封装形式的电池外壳均有底面壳之分,材料一般为ABS+PC料,面壳一般喷油处理,代表型号有 :MOTOROLA 191,SAMSUNG 系列,原装电池的外壳经喷油处理后长期使用一般不会磨花,而一些品牌电池或水货电池用上几天外壳喷油就开始脱落了.其原因为:手机电池的外壳较便宜,而喷油处理的成本一般为外壳的几倍(好一点的),这样

处理一般有三道工序:喷光油(打底),喷油(形成颜色),再喷亮油(顺序应该是这样的,如果我没记错的话),而一些厂商为了降低成本就省去了第一和第三道工序,这样成本就很低了

基于石墨烯的锂离子电池负极材料研究进展精品文档，超值下载

院系：材料科学系

专业：材料学 姓名：雷冰冰 学号：14210300023

基于石墨烯的锂离子电池负极材料研究进展

摘要：锂离子电池因其质量轻、能量密度大、安全的优点，广泛应用于便携式电子设备领域，逐步成为了应用最佳和最有发展前途的能源。为了进一步提高锂离子电池的能量密度、循环寿命，需要进一步开发新的负极材料。由于石墨烯具有优越的导电性、超高的比表面积和很好的机械强度等特点, 其在锂离子电池负极材料方面显示出潜在的应用前景[1]。本文综述了目前世界上对于基于石墨烯材料的锂离子电池负极材料的研究现状。并对现有研究存在的不足做出了评价和预测了未来的研究方向。

关键词：锂离子电池；负极材料；石墨烯

前言：相比其他可充二次电池，锂离子电池中具有高的比容量、相对低的自放电、长的循环寿命和小的环境污染等优点，被广泛应用于便携式电子设备中。近几年能源环境问题及世界各国发展电动车的需求，

锂离子电池的优点:

A.高能量密度.锂离子电池的重量是相同容量的镍镉或镍氢电池的一半，体积是镍镉的20-30%，镍氢的35-50%。

B.高电压.一个锂离子电池单体的工作电压为3.7V(平均值)，相当于三个串联的镍镉或镍氢电池。

C.无污染.锂离子电池不含有诸如镉、铅、汞之类的有害金属物质。

D.不含金属锂.锂离子电池不含金属锂，因而不受飞机运输关于禁止在客机携带锂电池等规定的限制。

E.循环寿命高.在正常条件下，锂离子电池的充放电周期可超过500次，磷酸亚铁锂（以下称磷铁）则可以达到2000次。

F.无记忆效应.记忆效应是指镍镉电池在充放电循环过程中，电池的容量减少的现象。锂离子电池不存在这种效应。

G.快速充电.使用额定电压为4.2V的恒流恒压充电器，可以使锂离子电池在1.5--2.5个小时内就充满电；而新开发的磷铁锂电，已经可以在35分钟内充满电。

F.自放电小.室温下充满电的Li-ion储存1个月后的自放电率为2%左右，大大低于Ni-Cd的25-30%，Ni、MH的30-35%。

锂离子电池的缺点:

A:衰老,与其它充电电池不同，锂离子电池的容量会缓慢衰退，与使用次数无关，而与温度有关。可能的机制是内阻逐渐升高，所以，在工作电流高的电子产品更容易体现。用