锂离子电池简介谢杰2010年5月.ppt

Institute of Metal Research,
Chinese Academy of Sciences
锂离子电池简介
谢杰
2010年5月
Institute of Metal Research,
Chinese Academy of Sciences
基本内容
1. 锂离子电池的构成
锂离子电池工作原理
电池的记忆效应
前三次充电是否需要充12~14h
使用中的安全问题
Institute of Metal Research,
Chinese Academy of Sciences
n
锂离子电池与我们的生活息息相关
Institute of Metal Research,
Chinese Academy of Sciences
电池类型
酸性电池
镍镉电池
镍氢电池
液态锂电池
聚合物锂电池
安全性
好
好
好
好
优
工作电压/V
2




重量比能量/(W·h/kg)
35
41
50~80
120~160
140~180
体积比能量/(W·h/L)
80
120
100~200
200~280
>320
循环寿命
300
300
500
>500
>500
工作温度/℃
20~60
20~60
20~60
0~60
0~60
记忆效应
无
有
无
无
无
自放电
<0
<10
<30
<5
<5
毒性
有毒
有毒
轻毒
轻毒
无毒
形状
固定
固定
固定
固定
任意形状
锂离子电池的优点
注:聚合物锂电池在低温下电阻较大,难以提供瞬时大电流
Institute of Metal Research,
Chinese Academy of Sciences
n
Nature,2001,414(6861): 359-367
锂电池优异的能量密度
体积比能量和质量比能量都很出色
Institute of Metal Research,
Chinese Academy of Sciences
n
锂离子电池的市场情况
电子消费和混合动力汽车市场上锂离子电池的销售进展,每年10亿计的锂离子电池被生产出来
锂离子混合动力汽车(HEV)市场的发展
Journal of Power Sources 195 (2010) 2419–2430
Institute of Metal Research,
Chinese Academy of Sciences
n
锂离子电池的组成
锂离子电池一般由五大部分组成,分别是:正极材料、负极材料、隔膜、电解质、电池壳体。
锂离子电池形状和组成示意图
Institute of Metal Research,
Chinese Academy of Sciences
锂离子电池工作原理
正极反应: LiMO2 Li1-xMO2+xLi++xe-
负极反应: nC+xLi++xe-
电池反应: LiMO2+nC Li1-xMO2+
充电
放电
充电
放电
充电
放电
正极和负极相当于锂离子的两个临时仓库,一个电势高,一个电势低。充电的时候,Li+从正极脱嵌经过电解质嵌入到负极;放电时则相反,Li+从负极脱嵌,经电解质嵌入到正极。这种循环被形象的称为“摇椅机制”
摇椅电池
Institute of Metal Research,
Chinese Academy of Sciences
电池的记忆效应
锂离子电池无记忆效应,无需专门充放电
引自http://bible./files/2003/12/02/
镍镉电池记忆效应的形成原因:
Institute of Metal Research,
Chinese Academy of Sciences
锂离子电池前三次充放电
放电容量
电压
标准充电(4~5h)
充电14h
第一次充放电

413V/903mAh
第二次充放电

415V/910mAh
第三次充放电

416V/908mAh
实验样品:波导936,标称容量900mAh
锂电池需要激活,但这是工厂的事,出厂的电池都是经过激活了的(分容),并不需要用户充放电三次12~14h来激活电池,新电池充满即可使用。
*延长充电时间对电池容量无明显影响
引自http://bible./files/2002/10/10/
ngshi/200810/