1.2 锂离子电池

1.2.1 锂离子电池的组成

锂离子电池也可以称之为二次电池(充电电池),与其它电池相比具有相对较高的比 容量。锂离子电池由三部分组成,分别是:阳极(一般都是石墨,由于石墨的高表面积, 高导电性和强大的机械完整性,石墨被认为是锂离子电池中的替代阳极材料)、阴极(一 般为锂金属氧化物)、电解质(一般为锂盐溶解在有机溶剂中形成的混合溶液)。文献综述

1.2.2 锂离子电池工作原理

自由电荷的定向移动产生电流。电池充电过程,正极上有大量的锂离子生成,为维持 正负电极间电荷平衡,锂离子脱离正极,经过电解质运动至负极。因为负极的碳棒它有很 多细小的微孔,吸附性能好,迁移到达负极的锂离子就会被吸附到微孔中,被吸附的锂离 子越多,说明电池容量越高,储能越大。电池放电时(即电池被使用)与充电时运动方向 相反,被吸附在碳层中的锂离子脱离负极运动回到正极。因为金属锂不存在于电池中,所 以与使用金属作锂为阳极的可再充电锂电池相比,锂离子电池的化学反应少且更安全,使 用寿命更长。

锂离子电池工作原理图

图 1.1 锂离子电池工作原理图

充电时:LiFePO4→ Li1-xFePO4 + xLi+ + xe-

放电时:Li1-xFePO4+xLi + + xe- →LiFePO4

充电时:xLi + xe- + 6C →LixC6

放电时:LixC6  → xLi + xe- + 6C

锂离子电池充放电反应式为:

             

1.3 锂离子电池电解质

锂离子电池作为当今最受欢迎而且最具开发潜力的可充电电池之一。自从 1970 年以 来,科研人员一直致力于研究可再充电的非水锂离子电池,特别是各种可作为电极和电解 质活性材料的电化学性能研究。

1.3.1 锂离子电池电解质分类

 锂离子电池电解质分类

目前锂离子二次电池电解质主要采用液态有机电解液,但还是存在漏液,腐蚀电极, 膨胀,破裂甚至发生氧化燃烧等安全性问题[6]。相比较而言,聚合物电解质呈胶体,不会 流动,可塑性更好,不存在泄漏电解液的问题,更加安全;但是仍存在分解电压低、电导 率低、易析晶等缺点[7]。而固体电解质除了不存在漏液、易燃等安全隐患之外,它本身具 备的以下特点也决定了它良好的应用前景:

① 易于改造、加工成型,便于装配携带,可应用领域广。来.自/优尔论|文-网www.youerw.com/

② 温度在-70~500℃范围内都可正常使用,工作运行电压高,能量密度高[8]。

③ 电导率数量级达到 10-3(S·cm-1)、电导活化能小于 0.5 eV,循环性能良好[9]。 其中,无机固体电解质具备较高的离子迁移特性和较高的机械强度,可以防止枝晶生

长,而不会造成的内短路等问题。目前,锂离子无机固体电解质制备方法主要包括溶胶- 凝胶法、高温固相合成法、喷雾冷冻(干燥)法、微波加热合成法、溶液共沉淀法、超声

喷雾热解法、水热合成法。下面主要介绍无机固体电解质种类,以及国内外已有的研究和 应用。

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