大师作文网锂离子电池的组成锂离子电池一般由哪些原材料组成,他们的价格各是多少?
来源：学生作业帮 编辑：大师作文网作业帮 分类：综合作业 时间：2024/11/10 16:54:48
锂离子电池的组成
锂离子电池一般由哪些原材料组成,他们的价格各是多少?
锂离子电池一般由哪些原材料组成,他们的价格各是多少?
简介
锂离子电池(Li-ion Batteries)是锂电池发展而来.所以在介绍Li-ion之前,先介绍锂电池.举例来讲,以前照相机里用的扣式电池就属于锂电池.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,不需充电.这种电池也可能充电,但循环性能不好,在充放电循环过程中,容易形成锂枝晶,造成电池内部短路,所以一般情况下这种电池是禁止充电的.后来,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,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.当对电池进行充电时,电池的正极上有锂离子生成,生成的锂离子经过电解液运动到负极.而作为负极的碳呈层状结构,它有很多微孔,达到负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中,嵌入的锂离子越多,充电容量越高.同样,当对电池进行放电时（即我们使用电池的过程）,嵌在负极碳层中的锂离子脱出, 又运动回正极.回正极的锂离子越多,放电容量越高.我们通常所说的电池容量指的就是放电容量.在Li-ion的充放电过程中,锂离子处于从正极→负极→正极的运动状态.Li-ion Batteries就像一把摇椅,摇椅的两端为电池的两极,而锂离子就象运动员一样在摇椅来回奔跑.所以Li-ion Batteries又叫摇椅式电池.
锂离子电池电池组成部分
（1）电池上下盖
（2）正极——活性物质一般为氧化锂钴
（3）隔膜——一种特殊的复合膜
（4）负极——活性物质为碳
（5）有机电解液
（6）电池壳（分为钢壳和铝壳两种）
锂离子电池优缺点
锂离子电池具有以下优点：
1） 电压高,单体电池的工作电压高达3.6-3.9V,是Ni-Cd、Ni-H电池的3倍
2） 比能量大,目前能达到的实际比能量为100-125Wh/kg和240-300Wh/L（2倍于Ni-Cd,1.5倍于Ni-MH）,未来随着技术发展,比能量可高达150Wh/kg和400 Wh/L
3） 循环寿命长,一般均可达到500次以上,甚至1000次以上.对于小电流放电的电器,电池的使用期限 将倍增电器的竞争力.
4） 安全性能好,无公害,无记忆效应.作为Li-ion前身的锂电池,因金属锂易形成枝晶发生短路,缩减了其应用领域：Li-ion中不含镉、铅、汞等对环境有污染的元素：部分工艺（如烧结式）的Ni-Cd电池存在的一大弊病为“记忆效应”,严重束缚电池的使用,但Li-ion根本不存在这方面的问题.
5） 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10%左右,大大低于Ni-Cd的25-30%,Ni、MH的30-35%.
6) 可快速充放电,1C充电是容量可以达到标称容量的80%以上.
7) 工作温度范围高,工作温度为-25~45°C,随着电解质和正极的改进,期望能扩宽到-40~70°C.
锂离子电池也存在着一定的缺点,如：
1） 电池成本较高.主要表现在正极材料LiCoO2的价格高（Co的资源较小）,电解质体系提纯困难.
2） 不能大电流放电.由于有机电解质体系等原因,电池内阻相对其他类电池大.故要求较小的放电电流密度,一般放电电流在0.5C以下,只适合于中小电流的电器使用.
3） 需要保护线路控制.
A、 过充保护：电池过充将破坏正极结构而影响性能和寿命；同时过充电使电解液分解,内部压力过高而导致漏液等问题；故必须在4.1V-4.2V的恒压下充电；
B、 过放保护：过放会导致活性物质的恢复困难,故也需要有保护线路控制.
摘要：综述了锂离子电池的发展趋势,简述了锂离子电池的充放电机理理论研究状况,总结归纳了作为核心技术的锂电池正负电极材料的现有的制备理论和近来发展动态,评述了正极材料和负极材料的各种制备方法和发展前景,重点介绍了目前该领域的问题和改进发展情况.
材料
电子信息时代使对移动电源的需求快速增长.由于锂离子电池具有高电压、高容量的重要优点,且循环寿命长、安全性能好,使其在便携式电子设备、电动汽车、空间技术、国防工业等多方面具有广阔的应用前景,成为近几年广为关注的研究热点.锂离子电池的机理一般性分析认为,锂离子电池作为一种化学电源,指分别用两个能可逆地嵌入与脱嵌锂离子的化合物作为正负极构成的二次电池.当电池充电时,锂离子从正极中脱嵌,在负极中嵌入,放电时反之.锂离子电池是物理学、材料科学和化学等学科研究的结晶.锂离子电池所涉及的物理机理,目前是以固体物理中嵌入物理来解释的,嵌入（intercalation）是指可移动的客体粒子（分子、原子、离子）可逆地嵌入到具有合适尺寸的主体晶格中的网络空格点上.电子输运锂离子电池的正极和负极材料都是离子和电子的混合导体嵌入化合物.电子只能在正极和负极材料中运动[4][5][6].已知的嵌入化合物种类繁多,客体粒子可以是分子、原子或离子．在嵌入离子的同时,要求由主体结构作电荷补偿,以维持电中性.电荷补偿可以由主体材料能带结构的改变来实现,电导率在嵌入前后会有变化.锂离子电池电极材料可稳定存在于空气中与其这一特性息息相关.嵌入化合物只有满足结构改变可逆并能以结构弥补电荷变化才能作为锂离子电池电极材料.
控制锂离子电池性能的关键材料——电池中正负极活性材料是这一技术的关键,这是国内外研究人员的共识.
1 正极材料的性能和一般制备方法
正极中表征离子输运性质的重要参数是化学扩散系数,通常情况下,正极活性物质中锂离子的扩散系数都比较低.锂嵌入到正极材料或从正级材料中脱嵌,伴随着晶相变化.因此,锂离子电池的电极膜都要求很薄,一般为几十微米的数量级.正极材料的嵌锂化合物是锂离子电池中锂离子的临时储存容器.为了获得较高的单体电池电压,倾向于选择高电势的嵌锂化合物.正极材料应满足：
1）在所要求的充放电电位范围内,具有与电解质溶液的电化学相容性；
2）温和的电极过程动力学；
3）高度可逆性；
4）全锂化状态下在空气中的稳定性.
研究的热点主要集中在层状LiMO2和尖晶石型LiM2O4结构的化合物及复合两种M（M为Co,Ni,Mn,V等过渡金属离子）的类似电极材料上.作为锂离子电池的正极材料,Li＋离子的脱嵌与嵌入过程中结构变化的程度和可逆性决定了电池的稳定重复充放电性.正极材料制备中,其原料性能和合成工艺条件都会对最终结构产生影响.多种有前途的正极材料,都存在使用循环过程中电容量衰减的情况,这是研究中的首要问题.已商品化的正极材料有Li1－xCoO2（0
锂离子电池(Li-ion Batteries)是锂电池发展而来.所以在介绍Li-ion之前,先介绍锂电池.举例来讲,以前照相机里用的扣式电池就属于锂电池.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,不需充电.这种电池也可能充电,但循环性能不好,在充放电循环过程中,容易形成锂枝晶,造成电池内部短路,所以一般情况下这种电池是禁止充电的.后来,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,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.当对电池进行充电时,电池的正极上有锂离子生成,生成的锂离子经过电解液运动到负极.而作为负极的碳呈层状结构,它有很多微孔,达到负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中,嵌入的锂离子越多,充电容量越高.同样,当对电池进行放电时（即我们使用电池的过程）,嵌在负极碳层中的锂离子脱出, 又运动回正极.回正极的锂离子越多,放电容量越高.我们通常所说的电池容量指的就是放电容量.在Li-ion的充放电过程中,锂离子处于从正极→负极→正极的运动状态.Li-ion Batteries就像一把摇椅,摇椅的两端为电池的两极,而锂离子就象运动员一样在摇椅来回奔跑.所以Li-ion Batteries又叫摇椅式电池.
锂离子电池电池组成部分
（1）电池上下盖
（2）正极——活性物质一般为氧化锂钴
（3）隔膜——一种特殊的复合膜
（4）负极——活性物质为碳
（5）有机电解液
（6）电池壳（分为钢壳和铝壳两种）
锂离子电池优缺点
锂离子电池具有以下优点：
1） 电压高,单体电池的工作电压高达3.6-3.9V,是Ni-Cd、Ni-H电池的3倍
2） 比能量大,目前能达到的实际比能量为100-125Wh/kg和240-300Wh/L（2倍于Ni-Cd,1.5倍于Ni-MH）,未来随着技术发展,比能量可高达150Wh/kg和400 Wh/L
3） 循环寿命长,一般均可达到500次以上,甚至1000次以上.对于小电流放电的电器,电池的使用期限 将倍增电器的竞争力.
4） 安全性能好,无公害,无记忆效应.作为Li-ion前身的锂电池,因金属锂易形成枝晶发生短路,缩减了其应用领域：Li-ion中不含镉、铅、汞等对环境有污染的元素：部分工艺（如烧结式）的Ni-Cd电池存在的一大弊病为“记忆效应”,严重束缚电池的使用,但Li-ion根本不存在这方面的问题.
5） 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10%左右,大大低于Ni-Cd的25-30%,Ni、MH的30-35%.
6) 可快速充放电,1C充电是容量可以达到标称容量的80%以上.
7) 工作温度范围高,工作温度为-25~45°C,随着电解质和正极的改进,期望能扩宽到-40~70°C.
锂离子电池也存在着一定的缺点,如：
1） 电池成本较高.主要表现在正极材料LiCoO2的价格高（Co的资源较小）,电解质体系提纯困难.
2） 不能大电流放电.由于有机电解质体系等原因,电池内阻相对其他类电池大.故要求较小的放电电流密度,一般放电电流在0.5C以下,只适合于中小电流的电器使用.
3） 需要保护线路控制.
A、 过充保护：电池过充将破坏正极结构而影响性能和寿命；同时过充电使电解液分解,内部压力过高而导致漏液等问题；故必须在4.1V-4.2V的恒压下充电；
B、 过放保护：过放会导致活性物质的恢复困难,故也需要有保护线路控制.
摘要：综述了锂离子电池的发展趋势,简述了锂离子电池的充放电机理理论研究状况,总结归纳了作为核心技术的锂电池正负电极材料的现有的制备理论和近来发展动态,评述了正极材料和负极材料的各种制备方法和发展前景,重点介绍了目前该领域的问题和改进发展情况.
材料
电子信息时代使对移动电源的需求快速增长.由于锂离子电池具有高电压、高容量的重要优点,且循环寿命长、安全性能好,使其在便携式电子设备、电动汽车、空间技术、国防工业等多方面具有广阔的应用前景,成为近几年广为关注的研究热点.锂离子电池的机理一般性分析认为,锂离子电池作为一种化学电源,指分别用两个能可逆地嵌入与脱嵌锂离子的化合物作为正负极构成的二次电池.当电池充电时,锂离子从正极中脱嵌,在负极中嵌入,放电时反之.锂离子电池是物理学、材料科学和化学等学科研究的结晶.锂离子电池所涉及的物理机理,目前是以固体物理中嵌入物理来解释的,嵌入（intercalation）是指可移动的客体粒子（分子、原子、离子）可逆地嵌入到具有合适尺寸的主体晶格中的网络空格点上.电子输运锂离子电池的正极和负极材料都是离子和电子的混合导体嵌入化合物.电子只能在正极和负极材料中运动[4][5][6].已知的嵌入化合物种类繁多,客体粒子可以是分子、原子或离子．在嵌入离子的同时,要求由主体结构作电荷补偿,以维持电中性.电荷补偿可以由主体材料能带结构的改变来实现,电导率在嵌入前后会有变化.锂离子电池电极材料可稳定存在于空气中与其这一特性息息相关.嵌入化合物只有满足结构改变可逆并能以结构弥补电荷变化才能作为锂离子电池电极材料.
控制锂离子电池性能的关键材料——电池中正负极活性材料是这一技术的关键,这是国内外研究人员的共识.
1 正极材料的性能和一般制备方法
正极中表征离子输运性质的重要参数是化学扩散系数,通常情况下,正极活性物质中锂离子的扩散系数都比较低.锂嵌入到正极材料或从正级材料中脱嵌,伴随着晶相变化.因此,锂离子电池的电极膜都要求很薄,一般为几十微米的数量级.正极材料的嵌锂化合物是锂离子电池中锂离子的临时储存容器.为了获得较高的单体电池电压,倾向于选择高电势的嵌锂化合物.正极材料应满足：
1）在所要求的充放电电位范围内,具有与电解质溶液的电化学相容性；
2）温和的电极过程动力学；
3）高度可逆性；
4）全锂化状态下在空气中的稳定性.
研究的热点主要集中在层状LiMO2和尖晶石型LiM2O4结构的化合物及复合两种M（M为Co,Ni,Mn,V等过渡金属离子）的类似电极材料上.作为锂离子电池的正极材料,Li＋离子的脱嵌与嵌入过程中结构变化的程度和可逆性决定了电池的稳定重复充放电性.正极材料制备中,其原料性能和合成工艺条件都会对最终结构产生影响.多种有前途的正极材料,都存在使用循环过程中电容量衰减的情况,这是研究中的首要问题.已商品化的正极材料有Li1－xCoO2（0