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毕业论文网 > 文献综述 > 材料类 > 金属材料工程 > 正文

阳离子无序正极材料中Li离子的电化学行为文献综述

 2020-04-03 11:04  

文 献 综 述

1.1 引言

锂离子电池因其具有比能量大,自放电小,质量轻和环境友好等优点而成为便携式电子产品的理想电源,也是未来电动汽车和混合电动汽车的首选电源。因此,锂离子电池及其相关材料已成为世界各国科研人员的研究热点之一。其中正极材料由于其价格偏高,比容量偏低而成为制约锂离子电池被大规模推广应用的瓶颈。

此外,和负极材料相比,正极材料能量密度和功率密度低,并且也是引发锂离子电池安全隐患的主要原因。虽然,锂电池的保护电路已经比较成熟,但对于电池而言,要真正保证安全,正极材料的选择十分关键。目前,在锂离子电池中使用量最多的正极材料有以下几种:层状的钴酸锂(LiCoO2)和镍钴锰酸锂(LiCoxNiyMnzO2),尖晶石锰酸锂(LiMn2O4)以及不同聚阴离子型的正极材料(LiMPO4)。但是,作为动力电池正极材料,其安全性尤为重要,正极材料的发展主要集中体现在寻求高能量密度,高功率密度,环境友好和价格便宜的电极材料。

1.2 锂离子电池工作原理,结构及特点

1.2.1 工作原理

锂离子电池实际上是一种锂离子浓差电池,因为它的正负极是由两种不同的锂离子嵌入化合物组成的。充电时,锂离子从正极的晶格间脱出,然后经过电解液运动到负极。若以呈层状结构并有很多微孔的碳作为负极,到达负极的锂离子就嵌入到多微孔的碳层中,这使负极处于富锂状态,而正极相反,处于贫锂状态。嵌入到负极的锂离子越多充电容量就越高。当对电池进行放电时,碳离子从碳负极脱出,回到正极,使得正极处于富锂状态,负极处于贫锂状态。回到正极的锂离子越多,放电容量就越高。也就是说在充放电过程中,锂离子在正负极之间不停移动,即锂离子处于从正极到负极,再回到正极的往复运动状态。在理想的充放电情况下,碳材料和正极材料的结构基本保持不变。锂离子也被称作摇椅式电池。以正极材料:LiCoO2,负极材料:石墨,电解液为:LiPF6为例,电极反应可表示为:

正极: (1-1)

负极: (1-2)

总反应: (1-3)

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