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锂电池正极材料概述研究现状第1页/共25页 主要内容背景、发展历程锂电池的工作原理及特点正极材料种类聚阴离子型锂离子电池研究现状第2页/共25页 汽车尾气排放的主要污染物为一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）、氮氧化物（ NOx ）、铅（Pb ）等。身边的污染——汽车能源危机 石油枯竭：现在已经探明的大概为1万1500亿桶。据美国能源部门估计，今后20年内，世界石油还能供求平衡，但20年后就要面临缺油的局面。加州技术学院的物理学者D·古登斯坦在接受美国有线新闻网的财经杂志采访时说：“在未来的10到20年里可能会出现（石油短缺）。”他补充道：“或许，这种短缺已经开始了。”背景第3页/共25页 发展历程锂二次电他的研究最早始于20世纪60～70年代的石油危机。当时主要集中在以金属理及其合金为负极的锂二次电池体系。 尽管Exxon公司希望在20世纪70年代将其实现商品化，但最终未能如愿。但是它对理二次电池研究的推动作用是不可低估1991年，sony公司将锂离子商业化。1995年，发明聚合物电解质锂电池。近几年，动力电池，与其他复合。第4页/共25页 优点1.快充放电性能差2.大电流放电特性不理想2.价格偏高3.过充放电保护问题1.工作电压高2.能量密度高3.自放电速率低4.循环寿命长5.无记忆效应6.环保缺点第5页/共25页 锂离子电池与其他电池性能比较第6页/共25页 第7页/共25页 工作原理电池反: 6C+LiCoO2充电放电Li1-xCoO2+ LixC6充电放电正极反应: LiCoO2Li1-xCoO2+xLi++xe-负极反应: 6C+xLi++xe-充电放电LixC6第8页/共25页 锂离子电池充放电典型曲线LiFePO4 - 0.1C第9页/共25页 主要正极材料种类Main CathodMaterialsCo-based LiCoO2Mn-basedLiMn2O4 LiNi0.5Mn1.5O4Multi-elementsLiNixCo1-x-yMyO2P-basedLiMPO4Ni-based LiNiO2第10页/共25页 全球各类锂电池正极材料市场占比2010年全球产量43420吨，同比增长44%，钴酸锂占48%，NCM占35%。镍酸锂、锰酸锂各占7%，。磷酸铁锂只占3%。第11页/共25页 Milestones of LiFePO4 DevelopmentA. Padhi, K. Monjundaswamy, J.B. Goodenough, J. Electrochem. Soc., 1997, 144: 1188 ------First report (2002: Phostech Lithium Co.) N. Ravet, J. B. Goodenough, S. Besner, M. Simoneau, P. Hovington, M. Armand, Paper 127, The Electrochemical Society Meeting, Honolulu, HI, Oct 17-22, 1999. -------Carbon coatingS.Y. Chung, J.T. Bloking, Y.M. Chiang, Nat. Mater., 2002, 2: 123-128 ------Doped with Nb5+ and Mg2+ (2003: A123 Co.)J. Barker, M. Y. Saidi, J. L. Swoyer, Electrochem. Solid-State Lett., 2003, 6: A53-A55--------Carbon reduction method (Valence Co.)第12页/共25页 聚阴离子型动力电池正极材料J. B. Goodenough|J. Electrochem. Soc. |April 1997LiFePO4第13页/共25页 LiFePO4 As a Cathode MaterialMain Problems: (1) Low rate capability; (2) Low tap density; (3) Poor low-temperature performance; (4) Low conductivity. Advantages: Competitive theoretical capacity (170 mAh/g); Stable voltage (3.5 V); Low-cost; Environmentally benign; abundant resources; Safety. J. B. Goodenough|J. E