鋰電池原理與工藝復(fù)習(xí)整理-wenkub
2023-05-02 12:23:36 本頁(yè)面
【正文】 元材料的性質(zhì)與屬于一個(gè)系列的三元正極材料，鎳鈷錳價(jià)態(tài)分別是+2，+3，+4。（2）三元協(xié)同效應(yīng)：①Co，減少陽(yáng)離子混合占位，穩(wěn)定層狀結(jié)構(gòu)；②Ni，可提高材料的容量；③Mn，降低材料成本，提高安全性和穩(wěn)定性。使得部分Ni位于Li層中，降低了Li離子的擴(kuò)散效率和循環(huán)性能。方法：摻雜：B、Al、Mg、Ni、Cr、Mn、Cu、Sn、Zn等和包覆： MgO、 LiMn2O SnO、Al2OTiOZrO2等。③有一定毒害。 鋰離子電池的主要缺點(diǎn)如下：內(nèi)阻高、電壓變化大、成本高、需保護(hù)電路、難替代、操作環(huán)境要求高、資源有限，回收利用難度大。2快速自動(dòng)充電方式：通常所使用的是余弦法充電，也就是說(shuō)并非用恒定的大電流充電，而是像余弦波那樣電流強(qiáng)度隨之變化，這樣能緩解熱量的積聚，從而將溫度控制在一定范圍內(nèi)。1涓流充電：，我們稱為涓流充電。1放電平臺(tái)鋰離子電池完全充電后，C1/C0稱為該電池之放電平臺(tái)（行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)1C放電平臺(tái)為70%以上）1充電循環(huán)壽命(Cycle life)電池在完全充電后完全放電，循環(huán)進(jìn)行，直到容量衰減為初始容量的75%，此時(shí)循環(huán)次數(shù)即為該電池之循環(huán)壽命。過(guò)放電(Over discharge)電池若是在放電過(guò)程中，超過(guò)電池放電的終止電壓值，還繼續(xù)放電時(shí)就可能會(huì)造成電池內(nèi)壓升高，正、負(fù)極活性物質(zhì)的可逆性遭到損壞，使電池的容量產(chǎn)生明顯減少。電池內(nèi)阻包括歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻，極化內(nèi)阻又包括電化學(xué)極化與濃差極化。實(shí)際容量是指電池在一定條件下所能輸出的電量。. . . .. .鋰電池原理與工藝復(fù)習(xí)第1章 化學(xué)電源的原理及類別一、電池術(shù)語(yǔ)與及使用基本常識(shí)電池的容量可以分為理論容量、額定容量、實(shí)際容量。它等于放電電流與放電時(shí)間的乘積，單位為終止電壓(Cutoff discharge voltage)指電池放電時(shí)，電壓下降到電池不宜再繼續(xù)放電的最低工作電壓值。過(guò)充電(Over charge)電池在充電時(shí)，在達(dá)到充滿狀態(tài)后，若還繼續(xù)充電，可能導(dǎo)致電池內(nèi)壓升高、電池變形、漏夜等情況發(fā)生，電池的性能也會(huì)顯著降低和損壞。1化成：電池制造后，通過(guò)一定的充放電方式將其內(nèi)部正負(fù)極物質(zhì)激活，改善電池的充放電性能及自放電、儲(chǔ)存等綜合性能的過(guò)程稱為化成，電池只有經(jīng)過(guò)化成后才能體現(xiàn)真實(shí)性能。超高速充電：，我們稱之為超高速充電。2脈沖式充電法：脈沖充電方式首先是用脈沖電流對(duì)電池充電，然后讓電池停充一段時(shí)間，如此循環(huán)。第3章 正極材料的類別、性能及儲(chǔ)鋰原理 層狀正極材料（LiCoO三元）（1）理論比容量275mAh/g；（2）工作區(qū)間： 鋰脫出量 ＜ ，比容量137 mAh/g，循環(huán)性能好，當(dāng)鋰脫出量＞ 時(shí)，結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，需要充電保護(hù)。（4）主要解決辦法：利用Ni、Al等元素?fù)诫s替代，穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，提高電位和比容量，降低成本。（1） 具有與LiCoO2相同的結(jié)構(gòu)，理論比容量為274mAh/g，實(shí)際可達(dá)到180mAh/g以上，遠(yuǎn)高于LiCoO2，不存在過(guò)充電現(xiàn)象，并具有價(jià)廉、無(wú)毒，等優(yōu)點(diǎn)。（1）與LiNiO2和LiCoO2一樣，具有αNaFeO2 型層狀結(jié)構(gòu)（R3m空間群），理論容量為275 mAh/g，作為鋰離子電池正極材料兼有LiNiO2和LiCoO2的優(yōu)點(diǎn)，比容量高，循環(huán)性能好，價(jià)格便宜，污染小，制備簡(jiǎn)單等。（3）目前商業(yè)化三元系列材料：、（4）三元材料的性質(zhì)①αNaFeO2型結(jié)構(gòu)，六方晶系，②立方密堆積構(gòu)成結(jié)構(gòu)骨架，與過(guò)渡金屬離子占據(jù)八面體間隙位；③可發(fā)生Ni2+/Ni3+、 Ni3+/Ni4+和Co3+/Co4+的氧化還原反應(yīng)，而Mn處于穩(wěn)定的+4價(jià)，并不參與反應(yīng)，Ni2+與Co3+被完全氧化至+4價(jià)時(shí)，其理論比容量約為277 mAh/g ；④鋰脫出量過(guò)高時(shí)，晶格氧逃逸三元材料分解，生成新相MO2；⑤LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2具有和LiCoO2 十分相似的αNaFeO2 層狀結(jié)構(gòu)，其中過(guò)渡金屬元素Co、Ni、Mn 分別以+3 、+2 、+ 4 價(jià)態(tài)存在。由于降低了鈷含量，增加了錳含量，使產(chǎn)品更具有成本優(yōu)勢(shì)。（9） 表面包覆改性：①用金屬氧化物（Al2O3，ZnO，ZrO2等）修飾三元材料表面，使材料與電解液機(jī)械分開(kāi)，減少材料與電解液副反應(yīng)，抑制金屬離子的溶解，優(yōu)化材料的循環(huán)性能。（3） 錳酸鋰的衰減機(jī)理和對(duì)策：①機(jī)理：HF和→溶解→Mn在負(fù)極沉積；（溶解的錳阻塞負(fù)極微孔，鋰離子無(wú)法嵌入，沉積在銅箔和負(fù)極界面上
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