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寶鄂文庫

鋰離子電池有哪些組成部分?

來源:寶鄂實業(yè)    2019-08-21 21:55    點擊量:
鋰離子電池的由來及發(fā)展
 
1970年代埃克森的M.S.Whittingham采用硫化鈦作為正極材料,金屬鋰作為負極材料,制成首個鋰電池。

 

1980年,J. Goodenough 發(fā)現(xiàn)鈷酸鋰可以作為鋰離子電池正極材料。

 

982年伊利諾伊理工大學(the Illinois InsTItute of Technology)的R.R.Agarwal和J.R.Selman發(fā)現(xiàn)鋰離子具有嵌入石墨的特性,此過程是快速的,并且可逆。與此同時,采用金屬鋰制成的鋰電池,其安全隱患備受關(guān)注,因此人們嘗試利用鋰離子嵌入石墨的特性制作充電電池。首個可用的鋰離子石墨電極由貝爾實驗室試制成功。

 

1983年M.Thackeray、J.Goodenough等人發(fā)現(xiàn)錳尖晶石是優(yōu)良的正極材料,具有低價、穩(wěn)定和優(yōu)良的導電、導鋰性能。其分解溫度高,且氧化性遠低于鈷酸鋰,即使出現(xiàn)短路、過充電,也能夠避免了燃燒、爆炸的危險。

 

1989年,A.Manthiram和J.Goodenough發(fā)現(xiàn)采用聚合陰離子的正極將產(chǎn)生更高的電壓。

 

1991年索尼公司發(fā)布首個商用鋰離子電池。隨后,鋰離子電池革新了消費電子產(chǎn)品的面貌。

 

1996年P(guān)adhi和Goodenough發(fā)現(xiàn)具有橄欖石結(jié)構(gòu)的磷酸鹽,如磷酸鋰鐵(LiFePO4),比傳統(tǒng)的正極材料更具優(yōu)越性,因此已成為當前主流的正極材料。

 

 

 

鋰離子電池(Li-ion Batteries)是鋰電池發(fā)展而來。所以在介紹Li-ion之前,先介紹鋰電池。舉例來講,紐扣式電池就屬于鋰電池。鋰電池的正極材料是二氧化錳或亞硫酰氯,負極是鋰。電池組裝完成后電池即有電壓,不需充電。這種電池也可以充電,但循環(huán)性能不好,在充放電循環(huán)過程中,容易形成鋰枝晶,造成電池內(nèi)部短路,所以一般情況下這種電池是禁止充電的。

 

后來,日本索尼公司發(fā)明了以炭材料為負極,以含鋰的化合物作正極的鋰電池,在充放電過程中,沒有金屬鋰存在,只有鋰離子,這就是鋰離子電池。

 

20世紀90年代初,日本Sony能源開發(fā)公司和加拿大Moli能源公司分別研制成功了新型的鋰離子蓄電池,不僅性能良好,而且對環(huán)境無污染。隨著信息技術(shù)、手持式機械和電動汽車的迅猛發(fā)展,對高效能電源的需求急劇增長,鋰電池已成為目前發(fā)展最為迅速的領(lǐng)域之一。
鋰離子電池的結(jié)構(gòu)及原理

 

鋰離子電池的主要組成:

 

  • (1)正極——活性物質(zhì)主要指鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰、鎳酸鋰、鎳鈷錳酸鋰等,導電集流體一般使用厚度在10--20微米的鋁箔;

     

  • (2)隔膜——一種特殊的塑料膜,可以讓鋰離子通過,但卻是電子的絕緣體,目前主要有PE和PP兩種及其組合。還有一類無機固體隔膜,如氧化鋁隔膜涂層就是一種無機固體隔膜,;

     

  • (3)負極——活性物質(zhì)主要指石墨、鈦酸鋰、或近似石墨結(jié)構(gòu)的碳材料,導電集流體一般使用厚度在7-15微米的銅箔;

     

  • (4)電解液——一般為有機體系,如溶解有六氟磷酸鋰的碳酸酯類溶劑,另有些聚合物電池使用凝膠狀電解液;

     

  • (5)電池外殼——主要分為硬殼(鋼殼、鋁殼、鍍鎳鐵殼等)和軟包(鋁塑膜)兩種 。
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