锂离子电池的应用﹑研究及发展

第37卷󰀁第1期有色金属加工Vol󰀁37󰀁No󰀁12008年2月NONFERROUSMETALSPROCESSINGFebruary2008

锂离子电池用铜箔的应用与发展现状

赵玲艳

(江西理工大学材料与化学工程学院,江西赣州341000)

摘󰀁要:作为锂离子电池关键材料之一的铜箔,其品质的优劣直接影响到锂离子电池的制作工艺和综合性能,已成为锂离子电池应用研究的热点。本文综述了铜箔在锂离子电池中的应用,及其对锂离子电池负极制作工艺和电池性能的影响,同时展望了锂离子电池用铜箔的发展趋势。关键词:铜箔;锂离子电池;负极

中图分类号:TG146.1+1󰀁󰀁󰀁文献标识码:A󰀁󰀁󰀁文章编号:1671-6795(2008)01-0008-04收稿日期:2007󰀂10󰀂121󰀁锂离子电池的应用概况

锂离子电池作为新一代绿色高能可充电电池,具

有电压高、能量密度大、循环性能好、自放电小、无记

忆效应等突出优点,在近10年来取得了飞速发展,并

以其卓越的高性价比优势在全球各国的笔记本电脑、

移动电话、摄录机、武器装备等移动电子终端设备领

域占据了主导地位,被认为是21世纪对国民经济和

人民生活具有重要意义的高新技术产业[1-4]。

图1为2001-2006年全球锂离子电池市场增长状

况[4]。2002年全球锂离子电池销量达到8󰀁6亿块,同比

增长51%,销售额达到28󰀁18亿美元,同比增长18%,主

要成长驱动力来自于手机市场,其用量占全部销量的6

成;2003年全球销量达到12󰀁55亿块,同比增长45%,但

总体价格下降了16%,销售额达到36󰀁34亿美元,同比增

长29%;2005年销量达到17󰀁1亿块;2006年保守估计达

到了25亿块;预计2010年全球销量超过30亿块,其中动

力电池和聚合物电池将成为新的增长点。锂离子电池的迅猛发展带动了相关产业的发展。

铜箔是制造锂离子电池负极集流体的关键材料,其品

质的好坏直接影响到锂离子电池的制作工艺、性能和

锂离子电池负极材料的研究进展

摘 要： 随着时代的进步，能源与人类社会的生存和发展密切相关，持续

发展是全人类的、共同愿望与奋斗目标。矿物能源会很快枯竭，解决日益短缺的能源问题和日益严重的环境污染是对国家经济和安全的挑战也是对科学技术界地挑战。电池行业作为新能源领域的重要组成部分，已经成为全球经济发展的一个新热点本文阐述了锂离子负极材料的基本特性，综述了碳类材料、硅类材料以及这两种材料形成的复合材料作为锂离子电池负极材料的研究及开发应用现状。

关键词：锂离子电池 负极材料 碳/硅复合材料

引 言： 电极是电池的核心，由活性物质和导电骨架组成正负极活性物质是

产生电能的源泉，是决定电池基本特性的重要组成部分。本文就锂离子电池的负极材料进行研究。锂离子电池是目前世界上最为理想的可充电电池。它不仅具有能量密度大、无记忆效应、循环寿命长等特点，而且污染小，符合环保要求。随着技术的进步，锂离子电池将广泛应用于电动汽车、航空航天、生物医学工程等领域，因此,研究与开发动力用锂离子电池及其相关材料有重大意义。对于动力用锂离子电池而言，关键是提高功率密度和能量密度，而功率密度和能量密度提高的根本是电极材料， 特别是负极材料的改善。

1、锂离子负极材料的基本特性

锂离子电池负极材料对锂离子电池性能的提高起着至关重要的作用。锂离子电池负极材料应具备以下几个条件： (1) 应为层状或隧道结构，以利于锂离子的脱嵌且在锂离子嵌入和脱出时无结构上的变化，以使电极具有良好的充放电可逆性和循环寿命；

(2) 锂离子在其中应尽可能多的嵌入和脱出，以使电极具有较高的可逆容量。在锂离子的脱嵌过程中，电池有较平稳的充放电电压； (3) 首次不可逆放电比容量较小； (4) 安全性能好；

(5) 与电解质溶剂相容性好； (6) 资源丰富、价格低廉； (7) 安全、不会污染环境。

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锂离子电池负极材料研究进展

作者：李春晓

来源：《新材料产业》2017年第09期

当前世界各国都在积极开发新能源产业，锂离子电池产业也是其中之一。由于锂离子电池具有高容量、高电压平台、安全性能好、循环寿命长、绿色无污染等重要优点，使其在便携式电子3C设备、纯电动汽车、船舶、空间技术、生物医学工程、物流、国防军工等多方面得到了广泛应用，成为近10年及未来一段时间广为关注的新能源领域研究热点。目前大力发展新能源汽车行业已经上升到国家战略高度，我国已提出了电动车发展方向、主要任务、战略目标及相关配套政策措施，新能源汽车行业发展正面临巨大的历史机遇；因而锂离子电池中不可缺失的负极材料，同样拥有不可估量的光明前景。负极材料作为新能源汽车动力电池的核心材料之一，对新能源汽车的最终性能起着至关重要的作用。动力锂离子电池的性能优化需要依托于负极材料技术的创新突破，因此高性能负极材料的研究成为当前锂离子动力电池最为活跃的板块之一。本文从锂离子电池工作原理、负极材料分类及发展、未来展望等3个方面介绍。

一、锂离子电池

锂离子电池是一种可充电二次电池，主要由正极、负极、电解液、隔膜和集流体等主要5部分组成。正负极材料主要功能是使锂离子较自由的脱出/嵌入，从而实现充放电功能。锂离子电池工作原理如图1所示，充电过程中，锂离子从正极材料中脱出，经过电解液嵌入到对应的负极材料中，同时电子从正极流出经过外电路流向负极；锂电池放电时，锂离子从负极脱出，经过电解液重新嵌入到正极材料中，同时电子经过外电路从负极流向正极。因而锂电池的充放电过程本质就是锂离子在正负极之间的脱锂和嵌锂的过程。在理想状态下，认为在正负极材料之间的脱锂和嵌锂过程不会引起正负极材料结构的损坏，可以视作是充放电过程可逆。

锂电池优点如下：能量密度大，可达120～260Wh/kg；工作电压高，3.6～3.7V；自放电率低，年自放电低于10%；无记忆效应，可以随时充、放电；使用寿命长，超过1 000次，可达2 000次；绿色环保，不含镉、铅、汞等重金属。 龙源期刊网

高比能量锂离子电池关键技术及应用

高比能量锂离子电池关键技术及应用

1. 引言

随着移动设备的普及和新能源汽车的兴起，锂离子电池作为最重要的电池种类之一，成为了能源存储领域的核心。高比能量锂离子电池作为一种具有高能量密度、轻量化和长循环寿命的新型电池，正越来越受到科学家和工程师的关注。本文将深入探讨高比能量锂离子电池的关键技术和应用。

2. 高比能量锂离子电池的定义和特点

高比能量锂离子电池是指能量密度高于传统锂离子电池的一种电池，它具有以下几个显著特点：

1) 能量密度高：高比能量锂离子电池相比传统锂离子电池具有更高的能量密度，能够提供更长的使用时间。

2) 轻量化：由于高比能量锂离子电池采用了新型的材料和设计，其重量相对较轻，在移动设备和电动车辆等领域具有广泛应用前景。

3) 长循环寿命：高比能量锂离子电池采用了一系列的技术手段，如电解质改性和电极反应调控等，能够延长电池的使用寿命。

3. 高比能量锂离子电池的关键技术 3.1 核心材料技术

高比能量锂离子电池的能量密度主要由正负极材料决定。在正极材料方面，目前常用的是锂铁磷酸盐（LiFePO4）、锰酸锂（LiMn2O4）和钴酸锂（LiCoO2）等。而在负极材料方面，石墨是常用的选择，但由于其储锂容量有限，科学家正在寻找替代品，如硅基负极材料等。

3.2 电解质技术

高比能量锂离子电池的电解质材料对电池的安全性和性能具有重要影响。目前常用的电解质材料有液态电解质和固态电解质。牢固的固态电解质可以提高锂离子电池的安全性和循环寿命，并具有较高的导电率，但其制备技术仍需进一步完善。

3.3 电极设计技术

高比能量锂离子电池的电极设计技术对电池的能量密度和循环寿命有着重要影响。优化电极结构和增加有效电极表面积可以提高电极的容量和反应速率，进而提高电池的能量密度。