畢業(yè)設(shè)計-汽車新能源鋰電池應(yīng)用-文庫吧
2024-11-11 18:51 本頁面
【正文】 iAg2CrO4 等 .而當(dāng)這里的鋰電極用碳代替時 ,便成了最新式的鋰離子蓄電池 .鋰離子電池的研究始于 20 世紀(jì) 80 年代 .1990 年日本 Nagoura 等人研制成以石油焦為負極 ,以 LiCoO2 為正極的鋰離子電 池 :LiC6|LiClO4PC+EC|LiCoO2. 同年 .Moli 和 sony 兩大電池公司宣稱將推出以碳為負極的鋰離子電池 .1991年 ,日本索尼能源技術(shù)公司與電池部聯(lián)合開發(fā)了一種以聚糖醇熱解碳 (PFA)為負極的鋰離子電池 .1993 年 ,美國 Bellcore(貝爾電訊公司 )首先報道了采用 PVDF 工藝制造成聚合物鋰離子電池 (PLIB)。發(fā)展到今天性能 有 了 極 大 地 提 高 ， 被 廣 泛 適 用 于 手 機 、 電 腦 等 。 鋰離子電池的工作原理 所謂鋰離子電池實際上是一種鋰離子濃度差電池，正負兩極由兩種鋰離子聊 城大學(xué)本科畢業(yè)論文 6 嵌入化合物組成。充電時，鋰離子從正極脫嵌經(jīng)過電解質(zhì)嵌入負極，負極處于富鋰態(tài)，正極處于貧鋰態(tài)，同時電子的補償電荷從外電路供給到碳負極，保證負極的電荷平衡，放電時則相反，鋰離子從負極脫嵌，經(jīng)電解質(zhì)嵌入正極（這種循環(huán)被形象的稱為搖椅式機制）。在正常的充放電情況下，鋰離子在層狀結(jié)構(gòu)的碳材料和層狀結(jié)構(gòu)氧化物層間嵌入嵌出，因為過渡金屬氧化物 LiCoO LiNiO2 中低自旋配合物多，晶格體積小，在鋰離子嵌入脫嵌時，晶格膨脹收縮性小，結(jié)晶結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，因此 循環(huán)性能好，而且充放電過程中，負極材料化學(xué)結(jié)構(gòu)基本不變，因此從充放電反應(yīng)的可逆性看鋰離子電池反應(yīng)是一種理想的可逆過程。人們將這種靠鋰離子在正負極之間的轉(zhuǎn)移來完成電池充放電工作的，獨特機理的鋰離子電池形象地稱為“搖椅式電池”，俗稱“鋰電”。 ◎當(dāng)電池充電時，鋰離子從正極中脫嵌，在負極中嵌入，放電時反之。這就需要一個電極在組裝前處于嵌鋰狀態(tài)，一般選擇相對鋰而言電位大于 3V 且在空氣中穩(wěn)定的嵌鋰過渡金屬氧化物做正極，如 LiCoO LiNiO LiMn2O4。 ◎作為負極的材料則選擇電位盡可能接近鋰電位的可嵌入鋰 化合物，如各種碳材料包括天然石墨、合成石墨、碳纖維、中間相小球碳素等和金屬氧化物包括 SnO、SnO錫復(fù)合氧化物 SnBxPyOz(x=～ ， y=～ ， z=(2＋ 3x＋ 5y)/2)等。 ◎電解質(zhì)采用 LiPF6 的乙烯碳酸脂（ EC）、丙烯碳酸脂（ PC）和低粘度二乙基碳酸脂（ DEC）等烷基碳酸脂搭配的混合溶劑體系。 ◎隔膜采用聚烯微多孔膜如 PE、 PP 或它們復(fù)合膜，尤其是 PP/PE/PP 三層隔膜不僅熔點較低，而且具有較高的抗穿刺強度，起到了熱保險作用。 ◎外殼采用鋼或鋁材料，蓋體組件具有防爆斷電 的功能。 聊 城大學(xué)本科畢業(yè)論文 7 鋰離子電池的應(yīng)用 鋰離子電池的一個應(yīng)用方向是電動汽車 .進入 20 世紀(jì) 80 年代 ,由于工業(yè)的發(fā)展 ,汽車產(chǎn)量巨增 ,大氣污染成分的 63%來自燃油汽車 ,為了根治汽車尾氣對環(huán)境造成的污染 ,電動汽車及電動汽用電池的開發(fā)研究已經(jīng)國內(nèi)外汽車行業(yè)發(fā)展的新熱點 ,而目前電動汽車商品化的難題主要是電池性能滿足不了要求 ,而且價格高 ,體積大 ,質(zhì)量大 ,而鋰離子電池由于具有比能量高 ,自放電小 ,循環(huán)壽命長 ,無記憶效應(yīng)和對環(huán)境污染小等優(yōu)點 ,成功晉級為“實現(xiàn)中期目標(biāo)的電動汽車動力電池”之一。目前 ,在鋰離子動力電池研究方面領(lǐng)先的廠商有 日本 Song、德國 Va r t a 和法國Saft。而未來，具更高能量的聚合物鋰離子電池（ PLIB）將成為遠期目標(biāo)的電動車用鋰離子電池。 聊 城大學(xué)本科畢業(yè)論文 8 制約電動汽車發(fā)展 的鋰電池四大技術(shù)難題 目前由于電動汽車的制造成本太高，國家正在對電動汽車進行高額補貼。電動汽車的成本之所以很高，最主要的原因在于鋰電池的成本過高，其成本超過了整車的三分之一。然而，鋰電池成本高的原因還與其涉及的化工材料密切相關(guān)。 一 、正極材料 鋰電池的正極材料主要有鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳錳鈷三元材料及磷酸鐵鋰等。其中，磷酸鐵鋰由于具有另外幾種材料所不具 備的循環(huán)壽命、安全和材料成本方面的潛在優(yōu)勢，而被業(yè)界看作理想的正極材料。目前存在的問題，一是主要原料電子級碳酸鋰（碳酸鋰含量在 %以上）大部分來自進口，二是磷酸鐵鋰生產(chǎn)技術(shù)也來自國外。 據(jù)了解，電子極碳酸鋰可由鋰礦石或鹽湖中提取出碳酸鋰再提純而來。我國鋰資源居世界第二，但由于技術(shù)問題，國內(nèi)礦石提取碳酸鋰再提純?yōu)殡娮訕O碳酸鋰的產(chǎn)量很低。鹽湖提取電子級碳酸鋰目前還沒有產(chǎn)品問世。所以只能從國外大量進口電子級碳酸鋰。因為進口量大，導(dǎo)致國內(nèi)企業(yè)基本沒有定價權(quán)，完全由國外廠商說了算。 在技術(shù)上，我國磷酸鐵 鋰發(fā)展本來與國際基本同步，但國內(nèi)尚未誕生真正的領(lǐng)軍企業(yè)，行業(yè)缺乏原始創(chuàng)
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