钠离子电池综述

钠离子电池

近年来，随着电子设备、电动工具、小功率电动汽车等迅猛发展，研究高能效、资源丰富及环境友好的储能材料是人类社会实现可持续性发展的必要条件。为满足规模庞大的市场需求，仅依靠能量密度、充放电倍率等性能衡量电池材料是远远不够的。电池的制造成本与能耗是否对环境造成污染以及资源的回收利用率也将成为评价电池材料的重要指标。电池发展有以下显著特点:绿色环保电池发展迅猛;一次电池向二次电池转化,这有利于节约地球有限的资源,符合可持续发展的战略;电池进一步向小、轻、薄方向发展。

钠是地球上储量较丰富的元素之一，与锂的化学性能类似，因此也可能适用于锂离子电池体系。钠离子电池相比锂离子电池有诸多优势，如成本低，安全性好，随着研究的深入，钠离子电池将越来越具有成本效益，并有望在未来取代锂离子电池而被广泛应用。

1钠离子电池电化学原理

同为元素周期表第I主族的钠离子和锂离子的性质有许多相似之处，钠离子完全有可能和锂离子电池一样构造一种广泛使用的二次电池。并且钠离子电池与锂离子电池相比，原材料成本比锂离子电池低，半电池电位(E0Na+/Na=E0Li+/Li+0.3)比锂离子电池高，适合采用分解电压更低的电解液，因而安全性能更佳。钠离子电池不以钠作为负极，而是由硬碳或嵌入化合物组成。

（1）钠离子电池优点：依据目前的研究进展，钠离子电池与锂离子电池相比有3个突出优势：①原料资源丰富，成本低廉，分布广泛；②钠离子电池的半电池电势较锂离子电势高0.3～0.4 V，即能利用分解电势更低的电解质溶剂及电解质盐，电解质的选择范围更宽；

③钠离子电池有相对稳定的电化学性能，使用更加安全。

（2）钠离子电池缺陷：钠离子电池也存在着缺陷，如钠元素的相对原子质量比锂高很多，导致理论比容量小，不足锂的1/2；钠离子半径比锂离子半径大(Na+半径：95pm，Li+半径：60pm)，使得钠离子在电池材料中嵌入与脱出更难。下图为钠离子电池的电极材料：

2钠离子电池正极材料

用于钠离子电池正极的材料主要有贫钠的Na x CoO2、Na x MnO2层状晶体化合物及它们的掺杂化合物。这些化合物的存在形态取决于其组成(x值)和制备方法。其它一些见诸报道的嵌入式正极材料有:NaxTiS2,NaxNbS2Cl2,NaxWO3-y,NaxV0.5Cr0.5S,NaxMoS3(非定形),NaxTaS2,各式中0

2.1五氧化二钒(V2O5)

五氧化二钒(V2O5)是阿贡国家实验室和芝加哥大学的研究小组开发的一种可用于充电钠离子电池的正极材料。这种双层五氧化二钒(V2O5)材料可用于室温下，具有250mAh/g的比容量，接近理论比容量，倍率放电能力和循环寿命优良，电池的比能量和比功率高达760Wh/kg和1200W/kg。用双层V2O5材料作钠离子电池正极的充放电反应机理如图所示，电化学反应改变了五氧化二钒层的静电吸引

力，可为钠离子(Na+) 提供强大的迁移动力; 钠离子嵌入到V2O5的过程如图所示。

由图上可以看出，钠离子的嵌入可导致钒的整体结构有序化，同时层间长程有序。钠脱出后，这种长程有序也消失，而层内结构仍保存着。

这个研究小组的方法是，要使钠离子嵌入，就要使用纳米材料，这种材料具有双层层状结构，可调层间距，能适应很大的体积变化。非原位和原位同步特性研究表明，钠离子的嵌入可导致钒的整体结构

有序化，同时层间长程有序。钠脱出后，这种长程有序也消失，而层内结构仍保存着。因此，通过优化平衡静电力，诱导纳米材料的排列，会取得尽可能高的电极容量。这种开放式框架结构具有好的“弹性”和卓越的长期稳定性，可使双层五氧化二钒成为一种合适的可用于高能量密度钠充电电池的正极材料。

2.2 单晶Na0.44MnO2纳米线

高功率钠离子蓄电池近年来吸引了越来越多人的兴趣，因此，急需开发一种纳米结构的电极材料，因为纳米材料具有很高的比表面积，缩短了钠离子的扩散距离，所以使电池具有高的功率密度。用水热法合成的单晶Na0.44MnO2纳米线，可用于钠离子电池。将0.1g的Mn3O4粉末分散在NaOH溶液中（40ml/5mol/l），然后将溶液放在Teflon-lined高压锅（45ml）中，在205℃加热96h。之后，冷却反应物，过滤沉淀物，用水反复冲洗，然后在室温下真空干燥。SEM和TEM实验证明水热法合成Na0.44MnO2具有单晶纳米线形貌。实验证明，该材料的可逆比容量为120mAh/g。另外，单晶Na0.44MnO2纳米线具有高的充放电倍率循环性能和循环稳定性，因此是一种非常有前途的钠离子电池正极材料。

2.3 可逆NaFePO4电极

通过置换橄榄石LiFePO4中Li的置换可获得橄榄石型NaFePO4正极。实验证明橄榄石型NaFePO4电极是一种非常有潜力的钠离子电池电极材料。这种材料中，理论比容量最大的为橄榄石结构NaFePO4，为154 mA·h/g。但和LiFePO4的不同点是，NaFePO4

最稳定存在的相是磷铁钠矿结构，该结构Na+占据4c 的Wyckoff 点阵位置，Fe2+占据4a点阵位置。这点刚好与LiFePO4相反，Li+ 占据4a位置，Fe2+占据4c 位置。导致这种结构差异的可能原因是Na 离子半径比Li 大。NaFePO4材料在60 ℃，C/24倍率下，充放电的首次比容量达到147 mA·h/g。但这种材料到目前为止没有得到良好的循环性能，有待更多的深入研究。

2.4 Na x CoO2及其参杂化合物

在NaxCoO2化合物中,Na+主要位于层状(CoO2)n八面体之间:数量少时,钠离子间呈三棱柱状排列;数量多时,它们则配位成八面体。尽管NaxCoO2化合物电性能较优,但钴盐价格昂贵,使得电池成本大幅上升,故出现了其它各种替代材料。

2.5 NaxMnO2及其参杂化合物

3 钠离子电池的负极材料

3.1碳材料

用石墨作负极，由于钠离子在石墨层间迁移需要高跃迁能，脱/嵌困难。钠金属会形成枝晶，如锂金属一样。钠金属的安全性也受到质疑，因为其熔点只有97.7℃，而锂金属为180.5℃。硬碳被认为可以作为负极材料，钠合金是否能作为负极材料也正被广泛的研究。

在实验室中应用较多的钠离子电极负极材料有各类碳材料,如石墨,乙炔黑,中间相碳微球(MCMB),它们的电化学性能与各自的结构和含氢量密切相关,一般的规律是:晶粒小,比表面积大,与电解质接触面

也大,从而用来形成保护层所消耗的电解质也多;而含氢量越多,容量滞后也越大。

中间相碳微球(MCMB)的制备及其电化学性能已有详细的研究,与不经处理和经高温(3 000℃)处理的MCMB相比,750℃热处理后的MCMB电化学性能最优,这是因为它未完全失氢和适中的石墨化程度。报道称其比容量达750mAh/g,为石墨理论比容量372mAh/g(NaC6)的两倍多;石墨化缺陷则避免了无谓的有机溶剂分解,又是低温制备,可见,这是一种较为理想的负极材料。

3.2合金

另一类重要的负极材料是钠合金,其制备是将单质钠与其它金属按一定比例在惰性气氛中于合适温度下熔融,再经退火结晶即可。目前研究较多的是钠的二元与三元合金,可与钠制成负极用合金的元素有:Pb,Sn,Bi,Ga,Ce,Si等,选择这些金属的原因是:可增加负极材料与电解质的相容性,防止在过充电时生成枝晶,增加了安全性,故能延长电池的使用寿命;且它们氢过电位较高,能减少电池的自放电反应,从而提高电池的贮存性能。合金负极的缺点是降低了比能量,如Na15Pb4/P2NaxCoO2系统为350Wh/kg,是Na/P2 NaxCoO2系统的3/4左右,但其高体积比能量仍然很有吸引力(Na15Pb4/P2 NaxCoO21500Wh/L,与Na/P2 NaxCoO21600 Wh/L接近)。另外,出于环保考虑,应尽量避免使用重金属(如Pb)作为钠的合金化元素。有学者对利用高分子掺杂以改变合金晶型以及提高其比容量作了相应的研究。

3.3金属氧化物材料

4 电解质

按其存在状态讲,钠离子二次电池的电解质有液态和固态两类之分。与锂离子二次电池相似,用于钠离子电池的液态电解质也是由钠盐溶于有机溶剂中,钠盐一般可以为:NaPF6,Na-ClO4,NaAlCl4,NaFeCl4,NaSO3CF3,NaBF4,NaBCl4,NaNO3, NaPOF4,NaSCN,NaCN,NaAsF6,NaCF3CO2,NaSbF6,NaC6H5CO2,Na(CH3 )C6H4SO3,NaHSO4,NaB(C6H5)4等等;对有机溶剂则有以下要求:介电常数大,熔点低(常温时为液态),钠离子导电能力强。为满足前叙几点要求,电解质溶剂一般为无水二元组分,其成分可以是碳酸乙烯酯(EC),碳酸丙烯酯(PC),碳酸二乙酯(DEC),1,2-二甲氧基乙烷(DME),四氢呋喃(THF),2-甲基四氢呋喃(2-MTHF)等。在最终配制成的电解质中,Na+摩尔浓度以1mol/L左右为宜。

液态电解质配置要求高(无水)、易泄漏、不安全(如造成单质金属负极生成枝晶,导致电池内部短路而发生爆炸)。特别是以单质钠为电池负极材料时,它与液态电解质间的反应造成该类电池发展困难。使用合金负极是一种方案,但合金中钠离子扩散困难,而且在多次循环之后,其体积有显著变化。另外一种解决方案是改进电解质,即在选择适当溶剂的同时,加入添加剂。但人们也在寻找新型电解质材料,近年来发展较快的聚合物电解质就是一个典型的例子。一般来讲,所谓聚合物电解质就是将盐类物质以掺杂的形式混入聚合物制成导电(主要是

离子导电)的高分子。

常见的用作固体聚合物电解质(Solid Polymer Electrolyte,SPE)的高聚物有聚氧化乙烯、聚苯胺、聚吡咯、乙烯丙烯酸共聚物、聚四氟物等,按高聚物的构型不同,它们可分别形成线形高分子电解质、梳状高分子电解质、交联网络高分子电解质等不同种类的聚合物电解质。碱金属盐则有NaI、NaBH4、NaBF4以及聚磷酸钠等,它们一般都有带负电荷的大体积阴离子。将来开发新盐时可考虑:①有宽的电化学窗,②与聚合物基体形成低共熔复合材料,③阴离子结构对称或柔顺,有增塑作用。这类高分子复合材料的导电性可能是导电通道、隧道效应和场致发射三种机理作用的竞争结果。而已发现的PEO-NaBH4体系中,由于阴离子配对的阻碍作用,降低了离子导电性。为满足充电电池的导电需要,应要求SPE的离子导电性在10-3S/cm以上。然而在盐类掺杂后所获得的固态聚合物电解质的离子导电性能尚不能达到这一水平。因此,今后这方面的研究工作应侧重于开发出对正、负极材料具有稳定性的同时又具有较高的离子导电性的固体聚合物电解质。

Nasicon也是近十几年发展起来的一种钠离子导体,它是由钠、锆、硅、磷、氧5种元素构成的复合电解质。美国专利曾报导用Na3Zr2Si2PO12粉末与Teflon混合可制得极薄固体电解质。常见的硫酸钠基固体电解质与Na3x+2y+zPxOyClz(0≤x,y,z≤1;x,y,z中仅一个为0)也是中高温使用的快离子导体。要想用于新型二次钠离子电池,这类固态电解质应在常温下就具有较高的离子导电性,而且制备容易。SiO2骨架三维空间钠离子导体的研制成功已向这一目标靠近,但

尚未在钠离子电池中得到应用。

那电池：钠电池有钠硫电池、钠盐电池、钠空气电池、有机系钠离子电池、水系钠离子电池等。

（1）钠硫电池：它以熔融的液态金属钠( Na) 和单质硫(S) 分别用作负极和正极的活性物质，以固态的Beta-Al2O3陶瓷作为隔膜和电解质。钠硫电池的比能量( 即电池单位质量或单位体积所能存储的能量) 高，其理论比能量为760W-h/kg，实际已经超过150W-h/kg，是铅酸电池的3-4倍。钠硫电池需要较高的运行温度(300-400℃) 。

（2）钠盐电池：钠盐电池包括液态的钠负极、金属氯化材料(NiCl2和少量FeCl2) 的正极以及钠离子导体Beta-Al2O3陶瓷电解质。在放电过程中金属钠负极被氧化产生的钠离子通过钠离子导体Beta-Al2O3固态钠电解质以及由氯化钠和三氯化铝混合熔液组成的

次级电解液到达NiCl2正极，充电过程则相反。

（3）钠空气电池：钠空气电池属于金属-空气电池体系，通过在空气电极上使碱金属离子和氧气发生反应来产生碱金属氧化物来驱动整个电池工作。正极通常采用多孔碳材料或多孔金属材料，不仅为氧气的传输提供通道，更为氧气的还原以及与碱金属离子结合生成碱金氧化物提供反应场地。在放电的过程中生成的碱金属氧化物会不断填充这些多孔材料的空隙，直到空隙被完全填满放电反应才会终止。

（4）有机系钠离子电池：

钠离子电池和锂离子电池的组成一样，包括正极、负极、隔膜和电解液"钠离子电池不采用钠作为负极，负极由硬碳或可嵌钠材料组成。负极是钠离子电池中最麻烦的部分之一，事实上，用于锂离子电池的石墨材料完全不能在钠离子电池中工作。在放电过程中，负极被氧化的同时钠离子被释放到电解液中，与此同时钠离子嵌入到正极材料中正极被还原。

（5）水系钠离子电池：由于有机电解质电池面临着高成本，生产复杂，安全性等问题，使得其在大规模能量存储方面面临瓶颈。而水系电解质与有机电解质相比有更快的离子迁移速率，更便宜，更安全，电池更容易制造以及可以使用更厚的电极，唯一的缺点是水的工作电压窗口较窄"使用水系电解质是最有效降低钠离子电池成本的方法，使得越来越多的研究转移到水系电池钠离子电池的研究中。

2016最新-钠离子电池：储能电池的一种新选择

综述 Review * E-mail: membrane@https://www.doczj.com/doc/c92238188.html, Received August 7, 2013; published November 3, 2013. Project supported by the National Basic Research Program of China (No. 2009CB220100) and Program for New Century Excellent Talents in University (No. NCET-13-0033). 项目受国家973计划(No. 2009CB220100)和教育部新世纪优秀人才支持计划(No. NCET-13-0033)资助. 化 学 学 报 ACTA CHIMICA SINICA 钠离子电池: 储能电池的一种新选择 李慧a 吴川a ,b 吴锋a ,b 白莹*,a ,b (a 北京理工大学化工与环境学院 环境科学与工程北京市重点实验室 北京 100081) (b 国家高新技术绿色材料发展中心 北京 100081) 摘要 钠离子电池在20世纪70年代末80年代初得到关注, 但因锂离子电池优异的电化学性能而没有得到广泛研究. 随着电动汽车、智能电网时代的到来, 锂资源短缺将成为制约其发展的重要因素. 因此, 亟需发展下一代综合性能优异的储能电池体系. 钠和锂具有相似的物化性质, 且钠资源丰富, 成本低廉, 是非常有发展潜力的电池体系, 近年来得到了国内外研究人员的广泛关注. 简要综述了近年来钠离子电池的研究成果, 就层状Na x MO 2 (M ＝Co, Ni, Fe, Mn, V 等)材料、聚阴离子型材料、金属氟化物等正极材料及碳基负极材料、合金和金属氧化物等负极材料的电化学性能进行了介绍, 阐述了有机体系电解质和凝胶电解质在钠离子电池中的应用, 并对其存在的问题以及未来发展方向作了探讨. 关键词 钠离子电池; 正极; 负极; 电解质 Sodium Ion Battery: A Promising Energy-storage Candidate for Supporting Renewable Electricity Li, Hui a Wu, Chuan a ,b Wu, Feng a ,b Bai, Ying*,a ,b (a Beijing Key Laboratory of Environmental Science and Engineering , School of Chemical Engineering and Environment , Beijing Institute of Technology , Beijing 100081) (b National Development Center of High Technology Green Materials , Beijing 100081) Abstract Sodium ion battery was initially researched alongside lithium ion battery in the late 1970s and through the 1980s. For the benefits of lithium ion batteries, namely higher energy density as a result of higher potential and lower molecular mass, shifted the focus of the battery community away from sodium. While lithium-ion battery technology is quite mature, there remain questions regarding lithium ion battery safety, lifetime, poor low-temperature performance, and cost. Further-more, the rising demand for Li would force us to consider the growing price of Li resources due to the relative low abundance and uneven distribution of Li. Therefore, to explore low cost, highly safe, and cycling stable rechargeable batteries based on abundant resources is an urgent task. Due to the huge availability of sodium, its low price and the similarity of both Li and Na insertion chemistries, sodium-based batteries have the potential for meeting large scale grid energy storage needs. In spite of the lower energy density and voltage of Na-ion based technologies, they can be focused on applications where the energy density requirement is less drastic, such as electrical grid storage. In the past couple of years, the sodium-ion battery field presented lots of sodium-ion technologies and electrode materials. These range from layered oxides materials to polyanion- based materials, carbons and other insertion materials for sodium-ion batteries, many of which hold promise for future so-dium-based energy storage applications. Much work has to be done in the field of Na-ion in order to catch up with Li-ion technology. Cathodic and anodic materials must be optimized, and new electrolytes will be the key point for Na-ion success. This review will gather the up-to-date knowledge about Na-ion battery electrode materials and electrolyte, with the aim of providing a wide view of the system that has already been explored and a starting point for the new research on this battery technology. Keywords sodium ion batteries; cathode materials; anode materials; electrolyte 1 引言 能源是支撑整个人类文明进步的物质基础. 随着社会经济的高速发展, 人类社会对能源的依存度不断提高. 目前, 传统化石能源如煤、石油、天然气等为人类 社会提供主要的能源. 化石能源的消费不仅使其日趋枯竭, 且对环境影响显著. 因此改变现有不合理的能源结构已成为人类社会可持续发展面临的首要问题. 目前, 大力发展的风能、太阳能、潮汐能、地热能等均属于可再生清洁能源, 由于其随机性、间歇性等特点, 如果将其所产生的电能直接输入电网, 会对电网产生很大的冲 DOI: 10.6023/A13080830

锂电硕士开题报告赵阳

开题报告 题目：锂离子电池正极材料镍钴锰酸锂的制备 及电化学性能研究 院系名称：化学化工学院专业：化学 学生姓名：赵阳学号：20139167 指导老师：曹晓雨职称：副教授 2014 年11 月8 日

锂离子电池正极材料镍钴锰酸锂的制备及 电化学性能研究 一、本课题研究的目的和意义 随着现代社会的快速发展，能源的消耗也急剧增加，目前全世界己探明的化石燃料(煤、石油、天然气)的贮量在不久以后将会枯竭，面对严峻的能源短缺形式，探索新型的能源模式已成为21世纪必须解决的重大课题[1]。 目前人类可以利用的能源主要包括一次能源中不可再生的化石燃料(煤、石油、天然气)和可再生的太阳能、核能、风能、潮汐能、地热、生物能、海洋能等以及通过一次能源经过加工转换以后得到的二次能源中的电能、煤气、汽油、液化石油气、酒精、沼气、蒸汽、氢能源等。而如何使这些新能源转化成人类可以直接利用的能源呢?其中的一些能源转化则是依靠新能源材料，新能源材料是指能实现能源的最大化转化的过程中所用到得一些无机材料和有机材料，目前主要是以电池材料为代表的化学材料等，由此可见电池材料在实现能源转化过程中占有重要的地位。 电池材料的最大特点是在提供能源的高效率转化时，由于自身的优点能实现清洁生产和消耗，即能充分实现最佳原子利用率，实现原料的“零排放”，从而能减少对原材料的损耗，达到最优化的利用地球上有限的自然资源，实现社会的和谐发展。由此可见电池材料对解决今后的能源危机及其目前所造成的环境污染起着关键的作用，而锂离

子电池则是能实现高效能量储存与能源转换的最佳材料而得到社会的认可,是新型化学电源，具有高电压、高能量、体积小、内阻小、自放电小、循环寿命长、无记忆效应等特点[2-5]。锂离子电池自上世纪90年代问世以来，因其卓越的性能迅速占领了许多应用领域，像大家熟知的手机、笔记本电脑、小型摄像机等产品的电源，而后又积极地渗透到其他领域，如电动交通工具、空间技术和国防工业等重大领域。美国著名的巴特尔研究所己把先进电池和燃料电池列为2020年十大关键技术。可见电池产业作为促进全球信息经济、绿色能源和环境友好的一个可行性方案，在技术、生产、市场上将获得长足的发展，即将形成一个全球性的支柱型产业。另外，中国是贫油的国家，从长远的国家战略来看，传统化石燃料等矿物能源将会很快枯竭，能源短缺的形式将更为严峻，因此促使锂离子电池的稳定快速的发展，使之成为一种产业化的新的能源模式具有重大的战略意义。 二、锂离子电池工作原理 锂离子电池是指用两个可逆的嵌入与脱嵌锂离子的化合物作为正负极构成的二次电池。锂离子电池主要由正极、负极、电解质和隔膜组成，其实质是锂离子浓度差电池:充电时，锂离子从正极化合物中脱出并嵌入负极晶格，正极处于贫锂态;放电时，锂离子从负极脱出并插入正极，正极处于富锂态[6]。在充放电过程中，锂离子在正极和负极之间来回的迁移，所以锂离子电池被形象的称为“摇椅式电池”。在此过程中，由于锂离子在正、负极材料中有相对固定的空间和位置，因此电池充放电反应的可逆性良好，从而保证了电池的长循

钠离子电池综述

钠离子电池 近年来，随着电子设备、电动工具、小功率电动汽车等迅猛发展，研究高能效、资源丰富及环境友好的储能材料是人类社会实现可持续性发展的必要条件。为满足规模庞大的市场需求，仅依靠能量密度、充放电倍率等性能衡量电池材料是远远不够的。电池的制造成本与能耗是否对环境造成污染以及资源的回收利用率也将成为评价电池材料的重要指标。电池发展有以下显著特点:绿色环保电池发展迅猛;一次电池向二次电池转化,这有利于节约地球有限的资源,符合可持续发展的战略;电池进一步向小、轻、薄方向发展。 钠是地球上储量较丰富的元素之一，与锂的化学性能类似，因此也可能适用于锂离子电池体系。钠离子电池相比锂离子电池有诸多优势，如成本低，安全性好，随着研究的深入，钠离子电池将越来越具有成本效益，并有望在未来取代锂离子电池而被广泛应用。 1钠离子电池电化学原理 同为元素周期表第I主族的钠离子和锂离子的性质有许多相似之处，钠离子完全有可能和锂离子电池一样构造一种广泛使用的二次电池。并且钠离子电池与锂离子电池相比，原材料成本比锂离子电池低，半电池电位(E0Na+/Na=E0Li+/Li+0.3)比锂离子电池高，适合采用分解电压更低的电解液，因而安全性能更佳。钠离子电池不以钠作为负极，而是由硬碳或嵌入化合物组成。

（1）钠离子电池优点：依据目前的研究进展，钠离子电池与锂离子电池相比有3个突出优势：①原料资源丰富，成本低廉，分布广泛；②钠离子电池的半电池电势较锂离子电势高0.3～0.4 V，即能利用分解电势更低的电解质溶剂及电解质盐，电解质的选择范围更宽； ③钠离子电池有相对稳定的电化学性能，使用更加安全。 （2）钠离子电池缺陷：钠离子电池也存在着缺陷，如钠元素的相对原子质量比锂高很多，导致理论比容量小，不足锂的1/2；钠离子半径比锂离子半径大(Na+半径：95pm，Li+半径：60pm)，使得钠离子在电池材料中嵌入与脱出更难。下图为钠离子电池的电极材料：

钠离子电池

钠离子电池 钠离子电池实际上是一种浓差电池，正负极由两种不同的钠离子嵌入化合物组成。充电时，Na+从正极脱嵌经过电解质嵌入负极，负极处于富钠态，正极处于贫钠态，同时电子的补偿电荷经外电路供给到极，保证正负极电荷平衡。放电时则相反，Na+从负极脱嵌，经过电解质嵌入正极，正极处于处于富钠态。 钠离子电池工作原理示意图 几种重要的钠离子电池正、负极材料的容量和电压值 中科院物理设计了一系列含Cu的O3相层状氧化物材料，其通式可以写为 Naa[Cu1-x-y-z-d Fe x Mn y Ti z D d]O2 (D: dopant, e.g., Li, Mg, Al, etc., 0 < x < 1, 0 < y < 1, 0 ≤ z < 1, 0 ≤d < 1,0.6 < a ≤1) ，实现了Cu2+/Cu3+的氧化还原反应。其中， O3-Na0.90[Cu0.22Fe0.30Mn0.48]O2正极材料可以实现0.4个钠离子的可逆脱嵌，可逆

容量达到100 mAh/g。该钠离子电池正极材料是迄今发现的唯一可在空气中稳定的O3相层状氧化物材料；且循环性能优异，100周循环后容量保持率97%。使用该材料作为正极、硬碳作为负极组装的钠离子全电池具有210 Wh/Kg的能量密度（基于正负极活性物质质量计算得到） Advanced Materials, 2015, 27, 6928-6933 Yu et al.制备了在碳纳米纤维中植入单层MoS2纳米片所制备的钠离子电池的容量密度达到854mA·h/g Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 2152 –2156

锂离子电池开题报告

一、国内外研究动态、选题依据和意义 锂离子电池是20世纪70年代以后发展起来的一种新型储能电池。由于其具有高能量、寿命长、低能耗、无公害、无记忆效应以及自放电小、内阻小、性价比高、污染少等优点，锂离子电池在逐步应用中显示出巨大的优势，广泛应用于移动电话、笔记本电脑、摄像机、数码相机、电动汽车、储能、航天等领域。[1]锂离子电池主要由正极、负极、和电解质溶液等组成。电极材料是决定锂离子电池的整体性能水平的关键。电解质溶液的性质、组成和浓度也是决定锂离子电池充放电性能的重要因素，对于锂离子电池的制备工艺也起重要的作用。锂离子电池正极、负极和电解质材料的研究是整个锂离子电池研究领域的重点，备受世界的重视。[3] 在第215届电化学会议中，新型电极材料仍是锂离子电池的研究热点之一，与传统正极材料LiMn204、LiCoO2、LiMnPO4相比，LiFePO4正极材料所特有的安全性能引起了人们的重视。其中粘结剂作为非导电的活性材料在锂离子电池中的重要性开始逐渐被认识和接受。美国劳伦斯伯克利国家实验室研究了电极循环性能与电极片机械能的关系，发现电极的机械能与长期循环性能的关系密切，电极的损坏，特别是碳负极的损坏主要源于极片力学性能的下降，指出电极材料并不是决定电极性能的唯一因素，粘结剂的性能和极片的制备方法、工艺也是必须考虑的。[4] 近年来，许多研究者不再局限于对某一材料的制备与优化，开始着眼于整个系统的匹配，优化电极片和制备方法，瞄准动力汽车的需求设计高能量电池和高功率电池，分析电池衰退的原因，开发满足动力电池需要的3000至5000次循环寿命的长寿命锂离子电池。[7] 涉及锂离子电池的研究内容和手段不断的丰富，对于锂离子电池制备工艺的提高也有很大的促进与提高。锂离子电池的制备工艺涉及多个方面的研究与创新，本课题的学习与研究是对我们大学学习的一个重要的总结与检验。[10] 二、研究的基本内容，拟解决的主要问题 1.研究内容 本研究主要是通过对电池正极片、负极片的制备工艺（包括原料的选择和原料配比等）以及电池组装工艺的优化来制备容量和循环性能较好的扣式电池。 2.解决的问题 （1）研磨充分、搅拌均匀、浆液粘度适中以保证制得的正极片无粉末脱落。（2）涂布均匀、涂层厚度适中以获得较好的循环性能。 （3）使组装好的电池的工装紧密度适中以保证测试结构具有较好的准确性和可靠性。[1]

锂电池生产线涂布模块电气控制系统的设计【开题报告】

开题报告 电气工程及其自动化 锂电池生产线涂布模块电气控制系统的设计 一、课题研究意义及现状 锂离子电池是目前理想的新一代绿色能源，它具有储能比能量高、循环寿命长、不会产生污染等优点。由于锂电池有着显著的优越性，世界各国都很重视，尤其是动力锂电池更备受关注。 我国现在已是世界上的电池制造大国，目前的电池产量和出口量都位居世界第一。但需要知道的是，国内目前涉足动力锂电池的企业，无论是材料生产商，电芯制造企业，还是其他配套的企业，多数对行业、市场缺乏深刻了解，在技术上也存在着各种瓶颈，并且一时难以找到有效解决方案。此外，由于锂电技术发展迅速，随着锂电池材料、型号、质量要求以及工艺需求的不断改变，国内还没有建立一套统一的锂电池行业标准。由此可见，我国的整体技术比国外要落后的多，要想在国际市场上占有一席之地，必须要有自己的核心技术。 今后，国内各大锂电池生产企业必须以全自动化、高精度设备为发展方向，生产出具有自主产权的高性能专用生产设备，保证产品的高品质，不断扩大市场需求，走向世界。目前，中国锂电已经进入自足时代，量产能力迅速成长，在性价比上拥有外资品牌暂时无法比拟的优势。不过，在保证电池一致性方面，半自动生产方式显然无法企及全自动化生产。因此不少厂商在市场上初步站稳脚跟之后，不惜投入大量资金引进全自动生产线。由于国内在该行业的落后，技术上的瓶颈得不到解决，国内很多专门生产锂电池设备的大公司也只能先通过引进国外的先进设备，然后经过一段时间的调试和熟悉，摸透生产设备的设计原理和机器性能之后，然后由工程师模仿人家的技术做出自己的设备来。 锂电池属于一个新兴的绿色能源行业，锂电池生产技术也是一门新兴科技。目前，国内从事锂电池设备研究和生产的企业为数很少，主要以深圳雅康、浩能、鸿宝、锂易安等几家公司为主。这几家公司主要以生产间歇式涂布机、连续涂布机、连续分条机、微电脑裁切机、全自动卷绕机、半自动卷绕机等设备为主。在锂电池生产工艺过程中，包含以下环节：搅料、涂布、对辊、剪裁、焊接、卷绕、封装、注液、高温老化、检测、包装。其中，涂布环节显得尤为重要。锂电池的性能和使用寿命等优越性是通过每一道生产工艺过硬的技术参数和生产技术体现出来的，而在涂布这个生产工艺要求最高，极片的厚度、致密度、粘稠度、留白都是随时要调节的重要参数，还有张力、速度、温度等方面的控制，这一系列的技术参数都要求设备具备高精准、高精度的特性，而这一系列动作都要依靠于电气控制，而国内从事于锂电池生产设备研发的相关人员又很少，所以把涂布模块的电气控制系统的研究作为我的毕业设计相当有意义。

钠离子电池研究进展

钠离子电池的电极材料研究进展 刘x 上海xx学院 摘要：钠离子电池在20世纪70年代末80年代初得到关注，但因锂离子电池优 异的电化学性能而没有得到广泛研究。随着电动汽车、智能电网时代的到来，锂资源短缺将成为制约其发展的重要因素。因此，亟需发展下一代综合性能优异的储能电池体系。钠离子电池具有比能量高、安全性能好、价格低廉等优点，而且钠和锂具有相似的物化性质，且钠资源丰富，因此，钠离子是非常有发展潜力的电池体系，近年来得到了国内外研究人员的广泛关注。在储能领域有望成为锂离子电池的替代品。本文阐述了钠离子电池电极材料的研究现状，对钠离子电池研究的正负极材料概述性讨论。正极材料有氧化物型、聚阴离子型；负极材料有碳 基材料、钛基材料和合金负极材料等，并分别阐明了各种材料的优势和局限性。关键词：钠离子电池；正极；负极 Research progress of electrode materials for sodium ion battery Liuw Shanghai University Of xxxxx Abstract: Sodium ion battery was initially researched alongside lithium ion battery in the late 1970s and through the 1980s. For the benefits of lithium ion batteries, namely higher energy density as a result of higher potential and lower molecular mass, shifted the focus of the battery community away from sodium. While lithium-ion battery technology is quite mature, there remain questions regarding lithium ion battery safety, lifetime, poor low-temperature performance, and cost. Furthermore, the rising demand for Li would force us to consider the growing price of Li resources due to the relative low abundance and uneven distribution of Li. Therefore, to explore low cost, highly safe, and cycling stable rechargeable batteries based on abundant resources is an urgent task. Sodium ion battery not only has the advantages of high energy density, good safety performance, low price, rich resources bur has the similar physical and chemical properties by comparing with lithium, which make the sodium ion extremely have the development potential of the battery system, have received extensive attention in recent years researchers at home and abroad. In the field of energy storage

开题报告——基于单片机的锂离子电池电量检测系统毕业设计论文

(此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！) 南昌工程学院 09 级毕业（设计）论文开题报 告 机械与电气工程学院系（院）电气工程及其自动化专 业 题目基于单片机的锂离子电池电量检测系统设计 班级09电气工程及其自动化（1）班 学号 指导教师饶繁星

日期2013 年 1 月 4 日 南昌工程学院教务处订制

题目：基于单片机的锂离子电池电量检测系统设计 一、选题的依据及课题的意义 随着手机、数码相机、摄像机、手提电脑、音频视频播放器等便携式电子设备的迅猛发展，由于其便携性的特点，便携式设备必须由电池来进行供电。目前，便携式仪表的主流供电电池有铅酸电池，镍镉电池，镍氢电池，锂电池和锂聚合物电池等。与其它主流可充电电池相比，具有高单体电池电压、高功率密度、长循环寿命、无记忆效应、低自放电率等优点。锂电池是指以锂为负极材料的化学电池的总称，大致可分为两类：锂金属电池和锂离子电池。锂离子电池不含有金属态的锂，该类电池具有较高能量质量比和能量体积比。 为了提高电池的使用率及全面掌握电池的状态，大多数设备在应用场合需要显示电池组的剩余电量信息，以供使用者明确电池组的工作状态，及时对电池组进行充电。在电池放电过程中，电池电压与剩余电量、工作时间之间并不是线性关系，所以并不能简单地采用电压采样、函数计算剩余电量。针对该要求，设计了一种基于单片机的锂离子电池电量检测系统，该检测系统的设计对全面掌握锂离子电池的电量状态，提高其利用率具有现实意义。本设计的研究成果若能广泛应用于便携式电子产品，为人类日常生活和生活质量的提高有着深远的意义。

二、研究概况及发展趋势综述 锂电池常用的电量检测方法有两种，一种是利用库仑计，根据电池工作的电流与时间进行计算出电池的实际容量，此种检测方法是最准确的检测方法，一般用的芯片有TI，美信等电池管理芯片，但是成本太高，调试复杂。另一种方法是利用电池工作的电压曲线来分析出电池的容量，这种方式比较简单，成本也低，由于直接采用比较器如LM339，LM324等，检测精度低，检测相对很不准确，温漂大，功耗大。 在满足要求的前提下，本设计尽可能采用简单的锂离子电池电量检测方案，提出的基于单片机的锂离子电池电量检测方案，抗干扰能力强，并且可以实现对锂离子电池电量的高精度检测。 在本设计方案中，没有考虑电池老化等复杂因素对电量检测精度产生的负面影响，所以检测结果稍有误差。未来在要求更高精度的锂离子电池电量检测应用中，该检测系统必须考虑这些复杂问题对检测精度的影响，还需要做进一步的改进，让检测精度提高一个水平。

钠离子电池综述

近年来，随着电子设备、电动工具、小功率电动汽车等迅猛发展，研究高能效、资源丰富及环境友好的储能材料是人类社会实现可持续性发展的必要条件。为满足规模庞大的市场需求，仅依靠能量密度、充放电倍率等性能衡量电池材料是远远不够的。电池的制造成本与能耗是否对环境造成污染以及资源的回收利用率也将成为评价电池材料的重要指标。电池发展有以下显著特点:绿色环保电池发展迅猛;一次电池向二次电池转化,这有利于节约地球有限的资源,符合可持续发展的战略;电池进一步向小、轻、薄方向发展。 钠是地球上储量较丰富的元素之一，与锂的化学性能类似，因此也可能适用于锂离子电池体系。钠离子电池相比锂离子电池有诸多优势，如成本低，安全性好，随着研究的深入，钠离子电池将越来越具有成本效益，并有望在未来取代锂离子电池而被广泛应用。 1钠离子电池电化学原理 同为元素周期表第I主族的钠离子和锂离子的性质有许多相似 之处，钠离子完全有可能和锂离子电池一样构造一种广泛使用的二次电池。并且钠离子电池与锂离子电池相比，原材料成本比锂离子电池低，半电池电位(E0Na+/Na=E0Li+/Li+比锂离子电池高，适合采用分解电压更低的电解液，因而安全性能更佳。钠离子电池不以钠作为负极，而是由硬碳或嵌入化合物组成。 （1）钠离子电池优点：依据目前的研究进展，钠离子电池与锂离子电池相比有3个突出优势：①原料资源丰富，成本低廉，分布广泛；②钠离子电池的半电池电势较锂离子电势高～ V，即能利用分

解电势更低的电解质溶剂及电解质盐，电解质的选择范围更宽；③钠离子电池有相对稳定的电化学性能，使用更加安全。 （2）钠离子电池缺陷：钠离子电池也存在着缺陷，如钠元素的相对原子质量比锂高很多，导致理论比容量小，不足锂的 1/2；钠离子半径比锂离子半径大 (Na+半径：95pm，Li+半径：60pm)，使得钠离子在电池材料中嵌入与脱出更难。下图为钠离子电池的电极材料： 2钠离子电池正极材料 用于钠离子电池正极的材料主要有贫钠的Na x CoO2、Na x MnO2层状晶体化合物及它们的掺杂化合物。这些化合物的存在形态取决于其组成(x值)和制备方法。其它一些见诸报道的嵌入式正极材料有:NaxTiS2,NaxNbS2Cl2,NaxWO3-y,非定形),NaxTaS2,各式中0

bq24032锂电池充电的开题报告

毕业设计（论文） 开题报告 题目基于BQ24032的 锂电池充电管理系统 专业电气工程与自动化 班级 学生 指导教师 重庆交通大学 2012年

一、选题目的的理论价值和现实意义 随着社会经济的迅速发展，电动汽车、移动电话、数码相机、笔记本电脑等便携式电子产品的普及，消费者对电池电能要求日渐提高；人们希望在获得大容量电能的同时, 能够尽量减轻重量, 提高整个电源系统的使用效率和寿命。锂电池作为上世纪九十年代发展起来的一种新型电池, 因具有能量密度高、性能稳定、安全可靠和循环寿命长等一系列的优点，很快在便携式电子设备中获得广泛应用，更获得了广大消费者的青睐。由此可见，设计一套高精度锂电池充电管理系统对于锂电池应用至关重要。它能够实现蓄电池充放电过程的智能化监测、控制与管理，提高电池的功率因数，对于节约能源和提高能源利用率，有积极的意义，能够真正体现“绿色”电能变换，具有较高的使用价值！ 今天，由于人们对系统性能和成本控制要求的不断提高，嵌入式系统凭借其优良的性价比和独特的便利性得到了越来越多的人们的青睐，而嵌入式系统由于其使用环境的特殊性,要求电源性能稳定、体积小、能量大、续航时间长,锂电池就是符合这些要求的一种电源。但锂电池的充放电特点导致其管理要求比较高。BQ24032是TI公司推出的锂电池专用电源管理电路集成芯片,适用于1组锂电池的正常充电控制、快速充电控制等。其主要特点是能够可靠的控制充电终止,确保锂电池的充电安全、充电状态指示、以及充电的同时给系统提供高效率的电源。故对基于BQ24032的锂电池充电管理电路进行研究。 二、本课题在国内外的研究状况及发展趋势 在国家鼓励支持及市场前景的推动下，锂离子电池关键技术、关键材料和产品研究都取得了重大进展。其技术和经济性优势显著，推广应用的条件已经日趋成熟。如中信国安盟固利公司提供给北京奥运电动车的新型锂离子动力电池总成比能量已经超过90wh/kg。 但是此前一阶段锂离子电池工作关注重点是关键技术、关键材料和产片研究。锂离子电池的成组技术，成组充电、放电和维护管理等应用技术没有得到应有的重视，致使锂离子电池的充电、放电和维护管理技术及设备研究严重滞后于电池技术达到发展。当前仍然普遍采用的是不能适应锂离子电池特点的电池应用

锂离子电池固态电解质制备及性能研究【开题报告】

开题报告 应用化学 锂离子电池固态电解质制备及性能研究 一、选题的背景与意义 锂无机固态电解质（ion conductor）又称锂快离子导体（super ion conductor），按其晶体结构分为晶态电解质和非晶态电解质。晶态电解质又称导电陶瓷，目前已研究的有钙钛矿（ABO3）型结构锂离子电解质、NASICON型结构锂离子电解质、LISICON型结构锂离子电解质等；非晶态电解质又称玻璃态电解质，目前已研究的有氧化物玻璃态锂离子电解质、硫化物玻璃态锂离子电解质等[1-5]。其导电机制是，锂无机固态电解质具有载流子，在导电过程中伴随着Li+的迁移，并且导电能力跟温度有密切关系。图1.列举了部分重要的晶态和非晶态无机固态电解质的离子电导率[3]。 图1. 部分重要的晶态和非晶态无机固态电解质的离子电导率的Arrhenius曲线Fig. 1. Arrhenius plot of ionic conductivity of important crystalline and amorphous inorganic solid lithium ion conductor. NaA(PO)(A =Ge, Ti and Zr)发现于1968年。这个结构被描述成AO6 NASICON晶体结构IV 243 正八面体和PO4正四面体组成的共价键结构[A2P3O12]-,形成3D相互联系通道和两种分布导电离子间隙位置（M·和M··）。导电离子越过瓶颈从一个位置移动到另一个位置，瓶颈的大小取决于两种间隙位置（M·和M··）的骨架离子性质和载体浓度。结果是，NASICON类型化合物的结构和电化学性质随着骨架组成的不同而变化。比如，在化学通式为LiA’IV2-x A’’IV x(PO4)3的化合物，晶胞参数a 和 LiGe(PO)。通过三价阳离子(Al, Cr, Ga, Fe, c取决于A’IV和A’’IV阳离子大小。已获得的最小晶胞是 243 Sc, In, Lu, Y, La)取代八面体中的Ti4+位置，可以提高陶瓷的烧结性能，降低晶粒边界电阻，提高材

(完整版)开题报告——基于单片机的锂离子电池电量检测系统毕业设计论文

南昌工程学院 09 级毕业（设计）论文开题报 告 机械与电气工程学院系（院）电气工程及其自动化专 业 题目基于单片机的锂离子电池电量检测系统设计 学生姓名纪炜焕 班级09电气工程及其自动化（1）班 学号 指导教师饶繁星

日期2013 年 1 月 4 日 南昌工程学院教务处订制

题目：基于单片机的锂离子电池电量检测系统设计 一、选题的依据及课题的意义 随着手机、数码相机、摄像机、手提电脑、音频视频播放器等便携式电子设备的迅猛发展，由于其便携性的特点，便携式设备必须由电池来进行供电。目前，便携式仪表的主流供电电池有铅酸电池，镍镉电池，镍氢电池，锂电池和锂聚合物电池等。与其它主流可充电电池相比，具有高单体电池电压、高功率密度、长循环寿命、无记忆效应、低自放电率等优点。锂电池是指以锂为负极材料的化学电池的总称，大致可分为两类：锂金属电池和锂离子电池。锂离子电池不含有金属态的锂，该类电池具有较高能量/质量比和能量/体积比。 为了提高电池的使用率及全面掌握电池的状态，大多数设备在应用场合需要显示电池组的剩余电量信息，以供使用者明确电池组的工作状态，及时对电池组进行充电。在电池放电过程中，电池电压与剩余电量、工作时间之间并不是线性关系，所以并不能简单地采用电压采样、函数计算剩余电量。针对该要求，设计了一种基于单片机的锂离子电池电量检测系统，该检测系统的设计对全面掌握锂离子电池的电量状态，提高其利用率具有现实意义。本设计的研究成果若能广泛应用于便携式电子产品，为人类日常生活和生活质量的提高有着深远的意义。

二、研究概况及发展趋势综述 锂电池常用的电量检测方法有两种，一种是利用库仑计，根据电池工作的电流与时间进行计算出电池的实际容量，此种检测方法是最准确的检测方法，一般用的芯片有TI，美信等电池管理芯片，但是成本太高，调试复杂。另一种方法是利用电池工作的电压曲线来分析出电池的容量，这种方式比较简单，成本也低，由于直接采用比较器如LM339，LM324等，检测精度低，检测相对很不准确，温漂大，功耗大。 在满足要求的前提下，本设计尽可能采用简单的锂离子电池电量检测方案，提出的基于单片机的锂离子电池电量检测方案，抗干扰能力强，并且可以实现对锂离子电池电量的高精度检测。 在本设计方案中，没有考虑电池老化等复杂因素对电量检测精度产生的负面影响，所以检测结果稍有误差。未来在要求更高精度的锂离子电池电量检测应用中，该检测系统必须考虑这些复杂问题对检测精度的影响，还需要做进一步的改进，让检测精度提高一个水平。

浅谈钠离子电池电极材料研究进展

浅谈钠离子电池电极材料研究进展 摘要：钠和锂具有相似的物化性质，且钠资源丰富，成本低廉，是非常有发展潜力的电池体系，近年来得到了国内外研究人员的广泛关注。简要综述了近年来钠离子电池的研究成果，就层状Na x MO2 (M ＝Co, Ni, Fe, Mn, V 等)材料、聚阴离子型材料等正极材料及碳基负极材料、金属或合金材料、金属氧化物、有机材料和非金属单质等负极材料进行了介绍，并对其存在的问题以及未来发展方向作了探讨。 关键词：钠离子电池，正极，负极 1、引言 随着电子设备、电动工具、小功率电动汽车等迅猛发展，研究高能效、资源丰富及环境友好的储能材料是人类社会实现可持续性发展的必要条件。为满足规模庞大的市场需求，仅依靠能量密度、充放电倍率等性能衡量电池材料是远远不够的。电池的制造成本与能耗是否对环境造成污染以及资源的回收利用率也将成为评价电池材料的重要指标。[1] 近年来，先进的储能系统都普遍采用锂离子电池技术，锂离子电池是发展前景最为明朗的高能电池体系，但是随着数码、交通等产业对锂离子电池依赖加剧，有限的锂资源必将面临短缺问题，锂元素昂贵且地壳中含量少，随着其逐渐应用于电动汽车，锂的需求量将大大增加，而锂的储量有限，且分布不均匀，这对于发展大规模储能的长寿命储能电池来说，可能会成为一个重要问题，也引起了人们的普遍担忧。尤其是作为纯电动车的驱动电源和太阳能发电、风力发电的存储设备，高性能蓄电池的开发迫在眉睫。鉴于此，人们迫切需要开发新型的长寿命储能器件。[2] 钠离子电池的研究开发在一定程度上可缓和因锂资源短缺引发的电池发展受限问题。若在此基础上研制出性能优良、安全稳定的材料，钠离子电池将拥有比锂电池更大的市场竞争优势。依据目前的研究进展，钠离子电池与锂离子电池相比有3个突出优势：①原料资源丰富易得，成本低廉，分布广泛；②钠离子电池的半电池电势较锂离子电势高0.3～0.4 V，即能利用分解电势更低的电解质溶剂及电解质盐，电解质的选择范围更宽；③钠电池有相对稳定的电化学性能，使用更加安全。与此同时，钠离子电池也存在着缺陷，如钠元素的相对原子质量比锂高很多，导致理论比容量小，不足锂的1/2；钠离子半径比锂离子半径大70％，使得钠离子在电池材料中嵌入与脱出更难。 因此，他们能负担起可持续绿色能源开发的重任。当然，钠电池的发展并没有宣布锂电池的退出，因为锂电池质量轻，所以对于交通运输来说还是理想的选择。钠离子略重，更适用于能量的存储供应，比如应用在工业领域。 本文综述了近几年来国内外在开发研究钠离子电池电极材料方面的研究情况和取得的一些成果。 2、正极材料

动力电池保护板的设计与研究开题报告

专业毕业设计（论文）开题报告 课题题目：动力电池保护板的设计与研究 姓名： 学号： 年级专业： 学期： 指导教师： 职称： 开题时间：

本科毕业设计（论文）开题报告（范文）题目动力电池保护板的设计与研究 一、选题目的及意义 介于本人在深圳市芯电威科技有限公司实习，该公司是一家专业从事智能锂离子电池研发、生产、销售为一体的高科技企业，涉及锂电池控制系统，电动车(包括电动自行车)控制系统以及模块式电源产品.目前该公司主要产品包括笔记本电池保护板、电动车电池保护板、电动车控制器、数码相机（摄像机）电池保护板、智能手机电池保护板等，公司目前着力研究动力电池。据本人对动力电池的了解，锂离子电池今后有望成为最有前途和最具有发展潜力的电池之一也有它的必然意义。 随着移动电子设备的迅速发展和能源需求的不断增大，人们对锂离子电池的需求也越来越大。锂离子电池的高容量、适中的电压、广泛的来源以及其循环寿命长、成本低、性能好、对环境无污染等特点，决定了它不仅可以应用于移动通信工具，还可能成为现在正迅速发展的电动汽车的动力。 作为新一代绿色高能电池，动力电池保护板是为了加强动力锂离子电池的安全性必配的设备。大多数情况下，锂电保护板应具备控制锂离子电池使用工作条件的功能，这些工作条件包括电压、电流、温度等。由于锂离子电池使用的特殊性，使得动力锂离子电池必须和保护板一起配套使用才能确保整个系统的安全可靠性。电池安全保护无疑使电动汽车管理系统的首要的、最重要的功能。 动力电池保护板，它是用来保护电池不让损坏与延长电池的使用寿命。锂离子电池对过度充电和深度放电非常敏感，在这些情况下都有可能燃烧或爆炸。为了在电池出现极端问题的情况下作出最稳定最有效的保护，防止出现意外，这是本文讨论分析的宗旨。 二、选题设计的思路和方案 设计思路： 针对锂离子电池存在的缺陷：过度充电、过度放电、短路、温度等。在过度充电或放电时可能会不安全。所以对于设计锂离子电池保护板，这些基本保护必须存在。在该设计中涉及到的保护功能有： 过充电压保护：防止充电电压高于电池使用电压上限造成电池失效，引起安全事故

锂离子电池芯体卷绕装置设计开题报告

毕业设计（论文）开题报告

1 选题的背景和意义 锂离子电池以其重量轻、容量高、工作电压高、寿命长且无污染等特点在全球范围内得到普遍应用[1]。但是锂离子电池生产中的关键设备—锂离子芯体卷绕设备，在我同仍以手工卷绕和半自动卷绕型为主。其制成品致密性、使用寿命等指标比较低，难以满足生产和生活需求[2]。 1.1 选题的背景 由于我国的锂电池起步较晚，国内大部分的生产厂家的设备仍很落后。手工卷绕设备结构简单、操作容易、造价相对较低，但生产效率低下，不能满足日益扩大的市场需求。而半自动、自动卷绕设备虽然产品质量稳定性好，但由于昂贵的价格和复杂的结构和操作规程，也很难满足市场的需求[3]。 因此，一种更高质量，更高稳定性，更高可靠性而又相对价格低廉的全自动芯体卷绕设备的研发势在必行。 1.2 国内外研究现状及发展趋势 1.2.1国内外锂电池装备行业现状 用于锂离子电池电芯半自动卷绕；适合于油性极片、水性极片及各种隔膜；设备的7大特点：（1）人工上极片、自动卷绕、自动换针、自动贴终止胶带及自动下料；（2）极片、隔膜张力方便调节；（3）极片、隔膜张力恒定，电芯一致性好，同时设有真空吸尘装置。（4）设备操作简单，工人培训时间短；（5）设备调试时间短，用料节省，换型调整方便；（6）设备故障率低、维护容易；（7）质量性能价格比高，是适合中国国情的高品质电芯生产模式；是锂离子电芯制造企业提高产品质量的理想设备。 圆形动力锂电池全自动卷绕机的特点可总结为：（1）将焊有极耳的正、负极片、隔膜料卷安装在固定装置上，自动放卷、自动纠偏、自动卷绕、自动输出电芯之功能，操作保养方便。（2）适用于圆形动力锂电池电芯的全自动卷绕。（3）采用交流伺服电机驱动、张力控制放卷，张力可调。（4）放卷和卷绕均有纠偏装置。（5）对极片有磁性清理装置，除静电装置、刷尘、吸尘装置并回收。（6）极片送入夹头前自动纠偏、直线导向、定位，保证卷绕质量。（7）先入正极或负极均可调。（8）具备隔膜外包和极片外包两种方式。（9）检测装置监控工作运行状况，如有异常自动报警、停机。（10）PLC控制系统，触摸屏显示，设置、操作方便。（11）成品自动输送，结构合理。 日本、美国、德国和韩国的锂电池技术在全球处于技术领先，其中日本的锂电池