1、提綱,第一章、鋰離子可逆充放電電池簡介 第二章、富鋰錳基正極材料動力電池成為焦點和靚點 第三章、富鋰錳基動力電池電解液匹配技術的研究進展和應用現(xiàn)狀 第四章、富鋰錳基動力電池負極材料匹配技術研究進展和應用現(xiàn)狀 第五章、本工作結論,第一章、鋰離子可逆充放電電池簡介,1、鋰離子可逆充放電電池組成 2、鋰離子可逆充放電電池工作原理,2、鋰離子二次電池的工作原理,富鋰錳基鋰離子電池的工作原理,充電時，鋰離子和電子從正極移動到負極，電能轉化為化學能。 放電時相反：鋰離子和電子從負極移動到正極，將化學能轉化為電能。,Li2MnO3LiMO2,C,第二章、富鋰錳基動力電池成為焦點和靚點,1、富鋰錳基正極材料家

2、族介紹 2、 與磷酸鐵鋰相比富鋰錳基動力電池的優(yōu)勢,1、富鋰錳基正極材料家族介紹,富鋰錳基正極材料家族是以Li2MnO3為基的復合材料 化學通式：Li2MnO3LiMO2,M=Co,Ni,Fe or Ni0.5Mn0.5,etc,層狀,層狀,+,=,層狀,2、 與磷酸鐵鋰相比富鋰錳基動力電池的優(yōu)勢,第三章、富鋰錳基動力電池電解液匹配技術的研究進展和應用現(xiàn)狀,1、 富鋰錳基動力電池電解液的組成及重要性能 2、電解質常見缺陷和失效機制 3、對電解液性能改善的關鍵技術,正極材料,1、 富鋰錳基動力電池電解液的組成及重要性能,添加劑,溶劑,鋰鹽,電解液組成,（1）電解液的組成,LiBF4：低溫性能比較

3、好，但是價格昂貴和溶解度比較低； LiPF6：綜合性能比較好，缺點是易吸水水解； LiAsF6：綜合性能比較好，但是毒性太大； LiClO4：綜合性能比較好，但是強氧化性導致安全性不高；,環(huán)狀碳酸酯 鏈狀碳酸酯 羧酸酯,1、 富鋰錳基動力電池電解液的組成及重要性能,1）電導率高。要求電解液黏度低，鋰鹽溶解度和電離度高，Li+導電遷移數(shù)高； 2）穩(wěn)定性好。物理穩(wěn)定性好，要求電解液具備高的閃點、高的分解溫度、低的電極反應活性，擱置無副反應、時間長等；化學穩(wěn)定性好，界面穩(wěn)定，具備較好的正負極材料表面成膜特性，能在前幾周充放電過程中形成穩(wěn)定的阻抗固體電解質中間相（solid electrolyte i

4、nterphase,SEI膜）； 3）電化學窗口寬。能夠使電極表面鈍化，從而在較寬的電壓范圍內工作；,（2）電解液的重要性能,2、電解液常見缺陷和失效機制,（1）過充反應 鋰離子電池過度充電對正極材料造成永久性破壞； 電池內部過熱，容易造成火災或爆炸。 （2）受熱反應 大部分電解液受熱易分解，造成電池內部過熱，且產(chǎn)生壓強，容易造成的爆炸或燃燒。,3、對電解液性能改善的關鍵技術,采用添加劑！,常用電解液添加劑及其功能： （1）控制電解液中酸和水含量的添加劑 （2）阻燃添加劑 （3）過充保護添加劑 （4）離子導電添加劑 （5）成膜添加劑,亞硫酸丙烯酯（PS）,無機納米氧化物,聯(lián)苯,磷酸三甲酯（TM

5、P）,六甲基二硅烷（HMDS）,第四章、富鋰錳基動力電池負極材料匹配技術研究進展和應用現(xiàn)狀,炭材料具有與富鋰錳基材料相似的層狀結構，有利于鋰離子的移動，其電化學性質穩(wěn)定。因此，炭材料是富鋰錳基正極材料動力電池應用最多的負極材料。,1、石墨材料,人造石墨可直接作為負極材料使用，天然鱗片石墨需要改性處理后才能用作負極材料。 （1）天然鱗片石墨性能優(yōu)化的研發(fā)方向： 1）機械研磨； 2）氧化處理； 3）包覆； 4）金屬插層。,負極材料匹配技術-炭材料,包覆后天然石墨的的充放電效率從73.0%提高到86.2%,（2）人造石墨,有機物是合成各種人造石墨的碳源，在將各種有機物合 成人造石墨時，其合成過程可劃

6、分為如圖。,首次放電容量240mAh/g， 充放電效率為96%,2、無序炭,無序炭的充放電曲線如下圖：,第二次循環(huán)充電容量1400mAh/g,第二次循環(huán)放電容量700mAh/g,第一次循環(huán)充電容量2300mAh/g,第一次循環(huán)放電容量1400mAh/g,兩次循環(huán)中容量衰減嚴重， 一般不采用無序炭！,第五章、總結,對富鋰錳基動力電池正極材料的調研結論如下： 1、富鋰錳基材料是以錳酸鋰為基的復合材料； 2、富鋰錳基材料由Li2MnO3和LiMO2 兩部分組成，其中M主要是過渡金屬，使該材料來源豐富，且運用成本低，因此具有較好的發(fā)展前進； 3、富鋰錳基動力電池與目前運用較多的磷酸鐵鋰相比具有放電比容

7、量大，單位能量密度比高，標準電壓高等多方面的優(yōu)勢，因此，富鋰錳基動力電池是未來鋰離子動力電池發(fā)展的重要方向。,第五章、總結,鋰鹽是六氟磷酸鋰，溶劑是碳酸酯，5種關鍵添加劑已確定。,富鋰錳基動力電池電解液匹配技術研究結論,富鋰錳基動力電池電解液匹配技術最新研發(fā)方向,1、拓寬工作溫度范圍。分類提出不同溫度性質的解決方案，如：高溫需要采用氟代酯醚、新鋰鹽、離子液體（熔融鹽）來提高。低溫電解質體系需要采用熔點較低的腈、醚類體系，固體電解質具有較好的高溫工作性能，但低溫性能可能較差，因此高溫工作條件下可以采用固體電解質。 2、延長電池壽命。需要通過游離過渡金屬離子捕獲劑、SEI膜成膜添加劑等來實現(xiàn)對SEI膜組成與結構的精確調控。固體電解質具有界面穩(wěn)定性方面的優(yōu)勢。,電解液匹配技術構建完成,第五章、總結,1、降低生產(chǎn)成本。針狀焦、炭微球和炭纖維為研究和應用的重要方向。 2、解決容量衰減問題。無序炭的容量衰減嚴重若能得到較好的解決，由于它極高的充放電容量，將會有較好的發(fā)展前景。,富鋰錳基動力電池負極匹配技術研究結論,負極材料是人造石墨,負極匹配技術構建完成,富鋰錳基動