【正文】 。碳材料根據(jù)其結(jié)構(gòu)特性可分成兩類：易石墨化碳及難石墨化碳，也就是通常所說的軟碳和硬碳。 碳材料是人們最早開始研究并應(yīng)用于鋰離子電池的生產(chǎn)中，至今仍為大家關(guān)注和研究的重點(diǎn)之一。負(fù)極活性材料主要包括：石墨、硬炭、軟炭。它的出現(xiàn)是鋰電池材料的一項(xiàng)重大突破，成為各國競相研究的熱點(diǎn)。摻雜金屬離子的磷酸鐵鋰電導(dǎo)率可提高8個數(shù)量級,明顯優(yōu)于其它的材料。此外，高溫狀態(tài)下的電化循環(huán)也是增加可逆容量的有效途徑之一。這些方法都能得到顆粒細(xì)、純度高的LiFePO4粉體。目前，人們主要采用固相法制備LiFePO4粉體。然而，目前普遍關(guān)注的問題是LiFePO4的低電導(dǎo)率及由此而生的可逆容量的瓶頸。具備橄欖石晶體結(jié)構(gòu)的LiFePO4是近期研究的重點(diǎn)替代材料之一，與同類電極材料相比，LiFePO4具備更安全，更環(huán)保且更廉價的多種優(yōu)勢。也有添加石墨插層化合物GICs制成LiNiO2電極，提高了充放電可逆性、工作電壓平穩(wěn)性和Li擴(kuò)散系數(shù)。摻入Mn可改善LiNiO2的熱穩(wěn)定性。為了提高LiNiO2的耐過充電性能和熱穩(wěn)定性，可采用摻雜的方法進(jìn)行改性。LiNiO2的熱穩(wěn)定性差是阻礙其實(shí)際應(yīng)用的最重要因素之一。因此實(shí)際上很難批量制備理想的LiNiO2層狀結(jié)構(gòu)。氧化鎳鋰和氧化鈷鋰一樣，為層狀結(jié)構(gòu)。具有放電平穩(wěn)、適合大電流放電、比量能高、循環(huán)性好等優(yōu)點(diǎn)。④通過引入過量的銼，增加電極的可逆容量。②通過引入磷、釩等雜質(zhì)原子以及一些非晶物質(zhì)，使LiCoO2的晶體結(jié)構(gòu)部分變化，提高電極結(jié)構(gòu)變化的可逆性。其合成方法主要有高溫固相合成法和低溫固相合成法，另外還可以采用溶膠凝膠法和噴霧干燥法等。常用的氧化鈷鋰為層狀結(jié)構(gòu)，由于其結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定，研究得比較多。一方面過渡金屬存在混合價態(tài)，電子導(dǎo)電性比較理想，另一方面不易發(fā)生歧化反應(yīng)。此外，有機(jī)物硫復(fù)合化合物，雙巰基類有機(jī)化合物用作正極已進(jìn)行了較長時間的研究。錳價是鈷的百分之一，經(jīng)過多年研究，目前，錳酸鋰已批量生產(chǎn)。正極材料正極活性材料主要包括：鈷酸鋰、鎳酸鋰、錳酸鋰、鎳鈷酸鋰、鎳鈷錳酸鋰及聚陰離子型正極材料如磷酸鐵鋰、磷酸釩鋰、硅酸釩鋰和硅酸錳鋰等。正極材料在電池成本中所占比例高達(dá)40%左右。中國鋰離子電池材料技術(shù)概況鋰離子電池的主要材料包括正極材料、負(fù)極材料、電解液、粘合劑、隔膜及其他材料（如絕緣墊片、防爆片、密封環(huán)、外殼等）。這與目前國際電池市場的發(fā)展趨勢是一致的，這為鋰離子電池最終進(jìn)入國際市場提供了方便條件，從而對鋰離子電池的產(chǎn)品開發(fā)和生產(chǎn)起到有利的促進(jìn)作用。電動汽車一旦進(jìn)入市場，往后的發(fā)展將是前途無量。電動車目前雖然存在行程較短、爬坡能力不足等問題，但由于它有效地解決了汽車的兩大問題，人們會逐漸改造它，使之完善。電動車的不耗油、無噪音、操作方便、不污染環(huán)境等優(yōu)越性被直接感受，電動自行車已為人們接受。因此，我們應(yīng)加大投資力度，加快研制速度，盡快研制開發(fā)出具有國際先進(jìn)水平的鋰離子電池。⑤方型電池的容量設(shè)計及加工是一項(xiàng)難度很高的技術(shù)，目前國內(nèi)尚未完全解決，還需花大力盡早組織攻關(guān)，方能使方型電池的實(shí)用化取得突破。③針對方型電池和大容量電池的安全性研究的還太少，特別是在采用新技術(shù)來解決電池性能及安全裝置的設(shè)計問題還沒有取得新的進(jìn)展。目前，制約中國鋰離子電池發(fā)展的主要問題：①對鋰離子電池的某些關(guān)鍵材料研究的還不深入。許多科研院所和高校相繼開展了鋰離子電池研究。西歐和北美等國家的鋰離子電池技術(shù)與中國基本上處在同一起跑線上。從國內(nèi)外手機(jī)和筆記本電腦市場的現(xiàn)狀和發(fā)展預(yù)測，中國手機(jī)市場的增長速度依然很高，因此，對新型鋰離子電池的需求量非常大，這給中國電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來機(jī)遇。這些生產(chǎn)線生產(chǎn)的電池成本較低，很具競爭性，已大量出口國外。哈爾濱光宇也建成了年生產(chǎn)能力為2000萬只自動化生產(chǎn)線。這標(biāo)志著中國鋰離子電池產(chǎn)品已經(jīng)達(dá)到了國際先進(jìn)水平。力神公司擁有我國第一條鋰離子電池自動化生產(chǎn)線?！　≈袊男滦弯囯x子電池研制首先是由信息產(chǎn)業(yè)部電子十八所于1992年開始的，并于1998年建成了年產(chǎn)30萬只圓柱電池生產(chǎn)線。到2000年底，中國全年電池產(chǎn)量增至170億只，國內(nèi)消耗量增至70億只。其中，日本各公司生產(chǎn)的18650型電池容量皆已達(dá)到2000mAh，其重量和體積比能量分別達(dá)160Wh/kg和360Wh/L，這種電池顯然是針對聚合物鋰離子電池而研制的競爭產(chǎn)品。由于手機(jī)越來越小，小型方形電池受到青睞，為了降低重量，日本三洋公司的方形電池已采用了鋁外殼，并解決了由此帶來一系列密封及焊接等關(guān)鍵技術(shù)問題。另外，對電解質(zhì)材料和隔膜材料的研究也在繼續(xù)進(jìn)行中?！　‖F(xiàn)在多數(shù)電池產(chǎn)品中使用LiCoO2作為正極材料，也已有小部分產(chǎn)品（日本Moli方形電池），而使用LiMn2O4可以降低電池的成本。據(jù)預(yù)測：2009年度之前會繼續(xù)實(shí)現(xiàn)兩位數(shù)增長，而2010年度開始增長率將低于10%。從不同用途來看，面向手機(jī)為49%、面向筆記本電腦為36%、面向數(shù)碼相機(jī)為4%。方形電池方面，手機(jī)尤其面向新興市場國家供貨的低價位機(jī)型起了推動作用。從不同形狀的產(chǎn)品的供貨量來看，圓柱形為46%，方形為41%，聚合物形為13%。中國的一些研究機(jī)構(gòu)、大學(xué)及企業(yè)也將電動汽車用鋰離子電池作為攻關(guān)課題，投入大量經(jīng)費(fèi)進(jìn)行研究。電動汽車等領(lǐng)域用大型電池的研究開始受到重視。但總的來說，在二十世紀(jì)末期的十年中，由于技術(shù)與成本等問題限制，鋰離子電池的應(yīng)用大多停留在小型電池領(lǐng)域。1995年，%。研究報告中國鋰離子電池技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展動態(tài)清華大學(xué)核能與新能源技術(shù)研究院目 錄一、 中國鋰離子電池技術(shù)現(xiàn)狀 5中國鋰離子電池技術(shù)概況 5中國鋰離子電池材料技術(shù)概況 8正極材料 8負(fù)極材料 10電解質(zhì) 11粘合劑 12隔膜 12中國鋰離子電池主要生產(chǎn)企業(yè)現(xiàn)狀 12（1）蘇州星恒電源有限公司 12(2) 深圳雷天能源集團(tuán)有限公司 13（3）深圳比亞迪股份有限公司 13（4）河南環(huán)宇電源股份有限公司（海普賽） 14（5）天津力神電池股份有限公司 14（6）北京盟固利動力科技有限公司 15（7）TCL金能電池 16（8）北京中潤恒動動力電池有限公司 17（9）浙江興海能源科技有限公司 18（10）天津市航力源科技有限公司 18（11）蘇州迪耐特能源科技有限公司 19（12）雙一力（天津）新能源有限公司 20（13）深圳市興科特電技術(shù)發(fā)展有限公司 20（14）江西美亞能源有限公司 20（15）湖南海星高科動力電池有限公司 21（16）深圳德朗能電池有限公司 21中國鋰離子電池主要研究機(jī)構(gòu)現(xiàn)狀 22中國科學(xué)院物理研究所 22清華大學(xué) 22北京理工大學(xué) 23北京工業(yè)大學(xué) 24上海交通大學(xué) 24復(fù)旦大學(xué) 25廈門大學(xué) 25其它機(jī)構(gòu) 26二、中國鋰離子電池發(fā)展動態(tài) 261. 國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（20062020） 26（1）發(fā)展總目標(biāo) 26（2）總體部署 272008年“863”計劃在鋰離子電池領(lǐng)域的研究計劃 35國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃（973計劃）“十一五”發(fā)展綱要 37（1）“十五”期間的部署 37（2）重點(diǎn)方向和任務(wù) 394. 國家對電動車發(fā)展的政策支持 41三、鋰離子電池的安全性問題 47正極 49負(fù)極 50電解液 50隔膜 51電池的安全性 52改善電池安全性的方法 53四、中國鋰離子電池的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)狀 55五、中國鋰離子電池發(fā)展的資源情況 63一、 中國鋰離子電池技術(shù)現(xiàn)狀中國鋰離子電池技術(shù)概況鋰離子電池因其能量密度高、功率大、重量輕、無污染、壽命長、自放電系數(shù)小、溫度適應(yīng)范圍寬等突出優(yōu)點(diǎn)廣泛應(yīng)用于移動通訊、電動工具等許多日用電子產(chǎn)品中。1990年，繼日本索尼公司首次開發(fā)出鋰離子電池后，日本的東芝、松下、三洋、湯淺，美國的杜拉塞爾，法國的薩福特，德國的瓦爾塔和中國的幾家公司先后推出了自己的鋰離子電池產(chǎn)品。隨著便攜式電子設(shè)備的迅速發(fā)展，鋰離子電池的市場規(guī)模也在不斷地擴(kuò)大。進(jìn)入二十一世紀(jì)，隨著鋰離子電池關(guān)鍵材料及電池制備技術(shù)突破性進(jìn)展，鋰離子電池的應(yīng)用不僅向著小型輕量的小型電器發(fā)展，而且也開始向大型電動設(shè)備發(fā)展。美國杜拉塞爾公司和德國的瓦爾塔公司選擇鋰離子電池為電動汽車用大型動力電源進(jìn)行研究。有資料預(yù)計2008年全球鋰離子電池供貨金額將同比增長13%。面向電動工具的新市場正在形成。鋰離子聚合物電池以手機(jī)為中心銷量日益擴(kuò)大。預(yù)計隨著BRICs（巴西、俄羅斯、印度、中國）等新興市場上手機(jī)以及筆記本電腦進(jìn)一步普及，上述便攜產(chǎn)品的增長將放緩，同時鋰電池市場的增長也將放緩。目前在小型電池領(lǐng)域的研究工作主要集中于兩個方面：　　（1）繼續(xù)尋找新材料，進(jìn)一步提高電池性能和降低電池成本。負(fù)極材料使用的碳是多種多樣的，最近發(fā)現(xiàn)天然石墨不僅價格適宜，而且可以達(dá)到很高的比容量和低的容量損失（由原6％降至4％以下）?！　。?）產(chǎn)品性能不斷提高，產(chǎn)品規(guī)格品種不斷增加，應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓寬。同時，隨著新材料的應(yīng)用及電池優(yōu)化設(shè)計，鋰離子電池的比能量已從最初的100Wh/kg升至150Wh/kg以上。　　自90年代以來，中國正日趨成為世界上最大的電池生產(chǎn)國和最大的電池消耗國，據(jù)2000年1月20日，中國中央電視臺發(fā)布的消息：1999年底，中國電池年產(chǎn)量達(dá)140億只，其中國內(nèi)消耗量60億只，人均達(dá)5只。中國在個人或家庭消費(fèi)中，用于手機(jī)、無繩電話、筆記本電腦的電池量正處于迅速增長之中。1999年在天津市的支持下建成了力神公司?！　∽?000年開始，經(jīng)過Motorola公司9個月的認(rèn)證，于2001年6月18號由Motorola公司向力神公司正式頒發(fā)了產(chǎn)品合格證書和合格供應(yīng)商證書。至2002年 達(dá)到年產(chǎn)5000萬只的生產(chǎn)能力。深圳BYD的手動生產(chǎn)線月產(chǎn)方形鋰離子電池已達(dá)500萬只。日本SANYO和SONY公司也已在蘇州建立了聚合物鋰離子電池生產(chǎn)線。日本的鋰離子電池的生產(chǎn)技術(shù)在國際上處于領(lǐng)先地位。中國政府對鋰離子電池的研究開發(fā)十分重視，投入了巨大財力和物力，將其列人“863”計劃及“九五”重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目。在我國，鋰離子電池的研制始于1992年，1994年完成了AA型樣品電池的技術(shù)鑒定，其水平接近了國外報道的數(shù)據(jù)，1996年完成了18650型電池的研制，但與國外先進(jìn)水平相比還存在不少差距。②對適合各種用途的薄膜電極工藝缺乏認(rèn)識和設(shè)備手段。④電池的低溫性能還有待于進(jìn)一步提高，以滿足通信裝備40℃的使用要求。⑥對電池的組裝、質(zhì)量控制、檢測等還缺乏必要的手段。汽油緊張和污染環(huán)境是汽車面臨的嚴(yán)重問題,電動車將部分解決這些問題。鋰離子電池以其優(yōu)良的性能，將成為電動車的主要動力源。電動自行車曾促進(jìn)了鉛酸電池的生產(chǎn)發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步，以后還將促進(jìn)鋰離子電池生產(chǎn)的發(fā)展，LiMn2O4電池和LiFePO4電池也將會得到不斷發(fā)展。鋰離子電池投放市場才只十多年時間，具有很大的改進(jìn)潛力，今后對鋰離子電池的改進(jìn)方向主要為：(1)降低成本；(2)進(jìn)一步提高電池容量；(3)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)電池的輕量化。隨著鋰離子電池價格的降低及其性能的進(jìn)一步改善，鋰離子電池將進(jìn)一步取代Ni/Cd、Ni/MH及鉛酸電池，成為世界上最有發(fā)展前景的電池。一般來說，在鋰離子電池產(chǎn)品組成成分中，正極材料占據(jù)著最重要的地位，正極材料的好壞，直接決定了最終鋰離子電池產(chǎn)品的性能指標(biāo)。鋰離子電池正極材料已成為制約高性能鋰離子電池發(fā)展的瓶頸，另外，在正極材料研究方面所取得的進(jìn)展，也展示出鋰離子電池正極材料發(fā)展的廣闊前景。現(xiàn)在市場主要用鈷酸鋰，效果很好，但是鈷昂貴而稀少。磷酸鐵鋰也已進(jìn)入工業(yè)化生產(chǎn)階段。鋰離子電池一般選用過渡性金屬氧化物為正極材料。作為鋰離子正極材料的氧化物，常見的有氧化鈷鋰，氧化鎳鋰，氧化錳鋰和釩的氧化物。在理想層狀LiCoO2結(jié)構(gòu)中，Li+和Co3+各自位于立方緊密堆積氧層中交替的八面體位置，在充電和放電過程中，鋰離子可以從所在的平面發(fā)生可逆脫嵌/嵌入反應(yīng)。為提高LiCoO2的容量，改善其循環(huán)性能，可采取以下方法:①摻雜鋁、銦、鎳、錳、錫等元素，改善其穩(wěn)定性，延長循環(huán)壽命。③在電極材料中加入Ca2+或H+，提高電極導(dǎo)電性，有利于電極活性物利用率和快速充放電性能的提高。LiCoO2理論比容量為274mAh/g，實(shí)際比容量己達(dá)到155mAh/g左右。但是由于鈷資源匱乏、價格高，從而大大限制了鈷系鋰離子電池的使用范圍，尤其是在電動汽車和大型儲備電源方面。盡管LiNiO2比LiCoO2便宜，但氧化鎳鋰在一般情況下，其中的鎳較難氧化為+4價，易生成缺鋰的氧化鎳鋰；另外，熱處理溫度不能過高，否則生成的氧化鎳鋰會發(fā)生分解。LiNiO2主要存在以下缺點(diǎn)：(1)難合成計量比產(chǎn)物；(2)循環(huán)容量哀退較快；(3)熱穩(wěn)定性較差。高溫下LiNiO2的熱穩(wěn)定性直接影響到計量比產(chǎn)物的合成。常用的摻雜金屬有Co、Mn、 Ti、Al和堿土金屬M(fèi)g、Ca、Sr等。同時摻入多種兀素Co、AMn、Mg等有利于提高綜合性能，是LiNiO2改性的發(fā)展方向。 V，具有較好的高溫穩(wěn)定性，自放電率低，無污染，與多種電解液有著良好的相容性，是一種很有前途的鋰離子電池正極材料。它在充電狀態(tài)的穩(wěn)定性超過了層狀的過渡金屬氧化物。LiFePO4橄欖石結(jié)構(gòu)中由于FeO6共角，無法形成象共邊結(jié)構(gòu)中的那種連續(xù)的FeO6網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，因而影響了鋰離子的網(wǎng)絡(luò)間流動。除此之外，還有溶膠一凝膠、水熱法等軟化學(xué)方法。LiFePO4近期有許多重大突破：在合成電極材料時添加分散均勻的金屬粉末(銅或銀)；摻雜金屬(如:鈮離子Nb5+)與鋰離子形成超共價鍵及LiFePO4納米晶體的合成等。通過有效的結(jié)構(gòu)控制, LiFePO4的電導(dǎo)率可提高108倍。此外，高的能量密度、低廉的價格、優(yōu)異的安全性使其特別適用于動力電池材料。負(fù)極材料鋰離子電池與鋰二次電池的最大不同在于前者用嵌鋰化合物代替金屬鋰作為電池負(fù)極，因此鋰離子電池的研究開發(fā)很大程度上就是負(fù)極嵌鋰化合物的研究開發(fā)。主要用經(jīng)過專門加工的所謂人工石墨。碳材料通常是無序結(jié)構(gòu)，結(jié)晶度(或石墨化度)低，晶粒尺寸小，晶面距較大，與電解液的相容性較好，可以在碳酸丙烯酯有機(jī)電