镍氢电池正极材料的最新研究进展

镍氢电池正极材料开发成功

维普资讯

现代材料动态

20年第 3 05期

它是由、氢、固体硫酸构成的“铯三明治”,使用铂作为催化剂。当用泵将氢气压入电池中 时，发现电池能够产生少量电流并持续数天，反应产物只有水。 这种新型电池之所以被称为“干性”电池，是因为它只靠气体来产生电力，电解质也 是固体硫酸。而低温燃料电池通常是靠水和乙醇等液体材料来帮助电解质产生电流。 该燃料电池的缺点是产电量不大，持续时间短暂，电池材料在极端环境下性能不稳。 只有通过极端温度的考验，这种燃料电池才能具备实用价值。 东芝成立燃料电池开发室加快开发燃料电池 .

为加快已接近实用化的家用燃料电池的开发和商业化速度，东芝新成立“燃料电池业务开发室”。同时将其与美国U CFeC l, C的合资企业 Ie aoaFeC l ( I ) T ul es L lL n r tnlul es TF t i l n C变更为 10 0%子公司并更名为“东芝燃料电池系统”通过加强开发体系，。该公司打算在 20 08年度每年销售 10 00台以上家用燃料电池。 在日本国内 lw级固体高分子型燃料电池 (E C k P F )将成为主流。今后将改变 TF IC迄今为止同时进行开发、制造以及销

第42卷 第2期2012年 4月电 池BATTERY BIMONTHLYVol142,No12Apr1,2012

锂空气电池正极材料的研究进展

娄永兵,刘 艳,朱 林

(东南大学化学化工学院,江苏南京 211189)

摘要:综述了目前国内外锂空气电池研究领域的进展,尤其是正极材料的研究进展;分析了目前研究的局限和问题的集中所在,如过电位、循环稳定性和安全性等;展望了锂空气电池的发展方向及应用趋势。关键词:新能源; 锂空气电池; 正极材料

中图分类号:TM911141 文献标识码:A 文章编号:1001-1579(2012)02-0114-04

Researchprogressincathodematerialsforlithium-airbattery

LOUYong-bing,LIUYan,ZHULin

(SchoolofChemistryandChemicalEngineering,SoutheastUniversity,Nanjing,Jiangsu211189,China)

-airbatteryresearchwasreviewed,specificallytheprogressincathodematerials1Thecurrentre

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

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

锂离子电池磷酸铁锂正极材料的研究进展

张克宇1,2,3，姚耀春1,2,3*

（1.昆明理工大学真空冶金国家工程实验室,云南昆明，650093； 2.云南省有色金属真空冶金重点实验室；

3.云南省复杂有色金属资源清洁利用国家重点实验室（培育基地））

摘要：磷酸铁锂正极材料因其优良的电化学性能，被认为是最具应用前景的锂离子电池正极材料之一。但由于其导电率低和锂离子扩散速率慢等问题，也一直制约其发展。本文阐述了磷酸铁锂的晶体结构、充放电原理以及电化学反应模型，回顾了近年来国内外对于改善磷酸铁锂的电化学性能所进行的研究，重点介绍了离子掺杂、碳包覆以及材料纳米化等改性方法对锂离子电池磷酸铁锂正极材料的影响，以及目前仍然存在的问题，最后展望了该领域的发展趋势，并指出继续进行深入的理论研究和进行工艺改进将是今后重点的研究方向。

关键词：锂离子电池；正极材料；磷酸铁锂；复合材料

中图分类号：O 646.54；TM912 文献标识码：A 文章编号：1000-6613（2014）

Research progress of LiFePO4 cathode material for lithium-ion batteries

Zhang Keyu1,

锂离子电池磷酸铁锂正极材料的研究进展

张克宇1,2,3，姚耀春1,2,3*

（1.昆明理工大学真空冶金国家工程实验室,云南昆明，650093； 2.云南省有色金属真空冶金重点实验室；

3.云南省复杂有色金属资源清洁利用国家重点实验室（培育基地））

摘要：磷酸铁锂正极材料因其优良的电化学性能，被认为是最具应用前景的锂离子电池正极材料之一。但由于其导电率低和锂离子扩散速率慢等问题，也一直制约其发展。本文阐述了磷酸铁锂的晶体结构、充放电原理以及电化学反应模型，回顾了近年来国内外对于改善磷酸铁锂的电化学性能所进行的研究，重点介绍了离子掺杂、碳包覆以及材料纳米化等改性方法对锂离子电池磷酸铁锂正极材料的影响，以及目前仍然存在的问题，最后展望了该领域的发展趋势，并指出继续进行深入的理论研究和进行工艺改进将是今后重点的研究方向。

关键词：锂离子电池；正极材料；磷酸铁锂；复合材料

中图分类号：O 646.54；TM912 文献标识码：A 文章编号：1000-6613（2014）

Research progress of LiFePO4 cathode material for lithium-ion batteries

Zhang Keyu1,

因镍氢电池的主要特点就是内阻小、放电电流大,故目前很多数码相机都使用1.2V的镍氢电池供电,特别是3v供电的数码相机,在使用两节镍氢电池供电时只有2.4V电压,相机开机启动时的瞬间电流能达到2A以上,此时如果旧镍氢电池的内阻较高则会造成电压瞬间下降,相机的检测电路会误认为电池电力不足,会造成电池本身的电力不能完全用尽或无法开机。

关于旧镍氢电池的激活方法

因镍氢电池的主要特点就是内阻小、放电电流大，故目前很多数码相机都使用1.2V的镍氢电池供电，特别是3v供电的数码相机，在使用两节镍氢电池供电时只有2.4V电压，相机开机启动时的瞬间电流能达到2A以上，此时如果旧镍氢电池的内阻较高则会造成电压瞬间下降，相机的检测电路会误认为电池电力不足，会造成电池本身的电力不能完全用尽或无法开机。

我曾有几组镍氢电池已使用近两年时间，现在充满电后开机只有半格电，放上一周后再用时还会出现开不了机的情况，但是电池在其它设备上都能正常使用。经过分析认为旧镍氢电池在长时间使用后，内部电极会产生氧化层使电池内阻升高，故该镍氢电池就不再适用于启动电流较大的数码相机了。如何能减少旧镍氢电池的内阻则是激活镍氢电池的关键。在使用中发现对该类内阻已升高的镍氢电池进行大电流放电即能激活。

锂离子电池

锂离子电池正极材料 LF P 4杂改性研究进展 ie O掺张胜利，杨胜杰，宋延华，李维 (州轻工业学院材料与化学工程学院，南郑州 4 00 郑河 5 0 2)摘要：榄石型 LF P 近年发展起来的一种锂离子电池正极材料，是 LF P 电子电导率极低。 i扩散速度橄 ie O是但 ie O的 L 慢，制了其实用化。中一种很有效的方法就是在 LF P 晶格中掺杂金属离子，其产生晶格缺陷，进 L+限其 ie O的使促 I扩

散，改善晶体内部的导电性能。综述了 LF P ie O近几年离子在 L( ) i M14￣关键词：ie O;杂；极材料；离子电池 LF P掺正锂

F ( )掺杂的研究进展。 eM2 t '#

中图分类号： M 9 29 T 1 .

文献标识码： A

文章编号：0 2 0 7X 2 1 )3 0 9 - 4 1 0— 8 (0 00 - 2 9 0

Re e r hp o r s fi n d pe ah d ae il F P04 o t im s a c r g e so — o d c t o em trasLi e o rl h u f i i n b te i s o atreZ A h n—, NG