锂离子电池概述资料PPT课件

2. 结构
正负极材料
正极材料可以是锂离子化 合物，负极材料常采用碳 材料。这些材料具有高容 量和稳定的离子嵌入/脱出 性能。
液体电解质
液体电解质是锂离子导电 的重要组成部分，它能提 供导电通道并稳定电池的 性能。
电池设计及组装
电池结构的设计和组装过 程对锂离子液流电池的性 能和安全性起着重要作用。
2
电网储能
电网储能方案采用锂离子液流电池可以提供持续稳定的电力输出，有效解决电网 负荷波动和峰值用电需求。
3
电动汽车和船舶储能
锂离子液流电池是电动汽车和船舶的理想能源解决方案，提供高效、可靠的动力 源。
5. 发展趋势
研究热点和关键技术
锂离子液流电池的研究重点包括材料改良、电解 质优化和结构设计等关键技术。
《锂离子液流电池》PPT 课件
这份PPT课件介绍了锂离子液流电池的原理、结构、性能、应用和未来发展趋 势。通过本次分享，我们将一同探索这一领域的前沿技术和潜力。
1. 简介
锂离子液流电池采用流动的液体电解质，具有高能量密度、良好的循环寿命 和高安全性能。在风力和太阳能储能、电网储能以及电动汽车和船舶储能等 领域有着广泛的应用。
3. 性能
能量密度和功率密度
锂离子液流电池具有较高的能量密度和功率密 度，可以满足各种高能量和高功率需求。
循环寿命和安全性能
稳定的循环寿命和可靠的安全性能是锂离子液 流电池的重要特点，也是应用场景广泛的原因。
4. 应用
1
风力和太阳能储能
锂离子液流电池在可再生能源储能方面具有巨大潜力，可以平衡供需并提供可靠 的电力。
发展前景和市场趋势
随着可再生能源和电动交通的快速发展，锂离子 液流电池有望在未来取得广泛应用。

降低成本和环境友好性
总结词
降低成本和提高环境友好性是锂离子负极材 料发展的另一个重要方向。通过改进生产工 艺、开发低成本原材料和回收再利用等技术 手段，可以降低锂离子电池的成本，同时减 少对环境的负面影响。
详细描述
目前，一些新型的锂离子负极材料，如氮化 物负极材料、氧化物负极材料等，具有较低 的成本和较好的环境友好性，未来有望在电 动汽车等领域得到广泛应用。
提高能量密度和安全性
总结词
随着电动汽车市场的不断扩大，对锂离子电池的能量密度和安全性要求也越来越高。未来，锂离子负 极材料的发展将重点提高电池的能量密度和安全性，以满足电动汽车更长续航里程和更短充电时间的 需求。
详细描述
目前，许多研究团队正在致力于开发新型的锂离子负极材料，如硅基负极材料、钛酸锂负极材料等， 这些材料具有更高的理论容量和更好的安全性，有望成为下一代锂离子电池的理想负极材料。
纳米结构设计
将负极材料设计成纳米结构，以增加其比表面积和活性物质利用率。
材料复合改性
复合材料制备
将多种材料与负极材料进行复合，利用 不同材料的优点，实现性能互补和协同 增强。
VS
元素掺杂
通过掺杂不同元素到负极材料中，改变其 电子结构和锂离子扩散机制，提高其电化 学性能。
01
锂离子负极材料的 未来发展
电化学性能
01
高能量密度
锂离子负极材料具有较高的理论 容量，使得电池具有较高的能量 密度。
02
良好的循环性能
03
快速的充放电
锂离子在负极材料中的嵌入和脱 出过程可逆，使得电池具有良好 的循环性能。
锂离子在负极材料中的迁移速度 较快，有利于实现快速充电和放 电。
物理性能

和脱嵌，被形象的称为“摇椅电池”。 充电池时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入
负极，负极处于富锂状态。 放电时则相反。
锂离子电池电化学反应机理
正极反应：LiCoO2==== Li1-xCoO2 + xLi+ + xe负极反应： C + xLi+ + xe- === CLix 电池总反应： LiCoO2 + C ==== Li1-xCoO2 + CLix
什么叫锂离子电池？
• 锂离子电池是指Li+ 嵌入化合物为正、负极的二 次电池。
• 正或极Li采Fe用O4 锂化合物LiXCoO2、LiXNiO2 、 LiXMnO2 • 负极采用锂-碳层间化合物LiXC6。 • 电解质为溶解有锂盐LiPF6 、 LiAsF6等有机溶液。 • 在充放电过程中，Li+ 在两个电极之间往返嵌入
• 电池不管在有无被使用的状态下，由于 各种原因，都会引起其电量损失的现象。
• 电池完全充电后，放置一个月。然后用 1始自C容放放量电电记率至为3.C00V；，1其-C容2/量C0记即为为C该2；电电池池之初月
• 行业标准锂离子电池月自放电率小于12% • 电池自放电与电池的放置性能有关，其
大小和电池内阻结构和材料性能有关
• 过放电保护: 过放电保护 IC 原理：为了防 止锂电池的过放电，假设锂电池接上负载， 当锂电池电压低于其过放电电压检测点（假 定为 2.5V）时将启动过放电保护，使功率 MOSFET 由开转变为切断而截止放电，以避 免电池过放电现象产生，并将电池保持在低 静态电流的待机模式，此时的电流仅 0.1uA。 当锂电池接上充电器，且此时锂电池电压高 于过度放电电压时，过度放电保护功能方可 解除。另外，考虑到脉冲放电的情况，过放 电检测电路设有延迟时间以避免产生误

1 锂离子二次电池的概况
锂离子电池的种类
电解质
壳体/包装
隔膜
集流体
液态锂离子电池 液态
不锈钢、铝
聚合物锂离子电 池
胶体聚合物
铝/PP复合膜
25μPE
没有隔膜或个 μPE
铜箔（负极） 和铝箔（正
极）
铜箔（负极） 和铝箔（正
极）
1 锂离子二次电池的概况
锂离子电池的种类
由于聚合物锂离子电池使用了胶体电解质不会象液体电 液泄露，所以装配很容易，使得整体电池很轻、很薄。也不 会产生漏液与燃烧爆炸等安全上的问题，因此可以用铝塑复 合薄膜制造电池外壳，从而可以提高整个电池的比容量；聚 合物锂离子电池还可以采用高分子作正极材料，其质量比能 量将会比目前的液态锂离子电池提高50％以上。此外,聚合 物锂离子电池在工作电压、充放电循环寿命等方面都比液态 锂离子电池有所提高。基于以上优点，聚合物锂离子电池被 誉为下一代锂离子电池。
1 锂离子二次电池的概况
锂离子电池的种类 按形状分类：圆柱形、方形和扣式(或钱币形)；
按正极材料分类：氧化钴锂型、氧化镍锂型和氧化锰锂型
2 锂离子电池的原理和特性
锂离子电池的工作原理
2 锂离子电池的原理和特性
锂离子电池的工作原理
2 锂离子电池的原理和特性
锂离子电池的工作原理
2 锂离子电池的原理和特性
2 锂离子电池的原理和特性
锂离子电池的充电原理
锂离子电池的充电过程分：
预充电阶段； 恒流充电阶段-1C 恒压充电阶段。4.1V一4.2V
2 锂离子电池的原理和特性
锂离子电池的充电原理
预充电阶段 预充电阶段是在电池电 压低于3V时，电池不 能承受大电流的充电。 这时有必要以小电流对 电池进行浮充。

• 电极活性颗粒和导电剂颗粒在电解液中受重力、 浮力和粘滞阻力的作用发生运动，其运动表示为
vt
2(*)gr2 9
• 为了形成稳定的悬浮液，必须使微粒保持静态
电极悬浮液比容量
• 电极悬浮液的比容量决定了锂离子液流电池的能 量密度，是锂离子液流电池电极悬浮液的重要性 能指标
• 电极悬浮液的综合能量密度表示为
对负极颗粒表面沉积 铜、银、镍、锌或其氧 化物等，能够有效改善 电极粒子间的接触状况 ，提高电极颗粒的电导 率，同时降低 SEI 膜的 影响，改善倍率性能
未来展望
方向和目标 大规模、高效率
低成本、长寿命
道路和手段 关键材料的规模化生产技术开发
实现关键材料的国产化以降低成本 开展应用示范
谢谢观看
• 中国科学院电工研究所于 年底开始锂离 子液流电池技术的研究
• 电极悬浮液的导电性、悬浮性和比容量是 锂离子液流电池重要的性能指标
电极悬浮液的导电性
• 电极悬浮液的电导率直接影响电池的充放 电性能，较小的电导率会使电池极化增大
• 当电池有电流通过，使电极偏离了平衡电
极电位的现象，称为电极极化
电极悬浮液的悬浮性
锂离子液流电池
锂离子 电池
液流 电池
锂离子液流电池
锂离子液流电池
是综合了锂离子电池和液流电池的 优点，是一种输出功率和储能容量彼 此独立、能量密度大、成本较低的新 型绿色可充电池。
锂离子电池
正极充放电时反应：
LiF 4 L e （ 1 P x ） iFO e 4 x P L O xie
目前有以
斯坦福大学----无隔膜锂硫液流电池
电极悬浮液的电导率直接影响电池的充放电性能，较小的电导率会使电池极化增大

存储注意事项
日常维护保养方法
常见故障分析与处理
无法充电
检查充电器和连接线是否正常，尝试更换充电线或充电器；如果问题仍然存在，可能需要更换电池。
续航时间变短
可能是由于电池老化或损坏，需要更换新电池；也可能是由于使用不当导致电池性能下降，需要调整使用习惯。
电池膨胀变形
立即停止使用该电池，并寻求专业人员处理，以防止发生爆炸等安全事故。
锂离子电池与其他电池的比较
锂离子电池具有更高的能量密度和更长的寿命，同时对环境友好，而铅酸电池则存在重金属污染问题。
与铅酸电池比较
锂离子电池的能量密度更高，充电速度更快，且对环境的影响较小，而镍镉电池则存在记忆效应和重金属污染问题。
与镍镉电池比较
05
CHAPTER
锂离子电池的发展趋势与未来展望
消费电子产品市场
市场发展前景与趋势
环保法规
随着环保意识的提高，各国政府对电池产业的环保法规将越来越严格，锂离子电池产业的发展需要符合环保要求，加强废弃电池的回收和再利用。
能源政策
政府能源政策的调整将影响锂离子电池市场的需求和发展，例如政府对电动汽车的补贴政策、对可再生能源的支持政策等。
政策法规对锂离子电池产业的影响
定义与工作原理
根据正极材料的不同，锂离子电池可分为钴酸锂电池、锰酸锂电池、磷酸铁锂电池等。
种类
锂离子电池具有高能量密度、长寿命、自放电率低、无记忆效应等优点，但也存在对温度敏感、成本高等缺点。
特点
锂离子电池的种类与特点
手机、平板电脑、笔记本电脑等。
移动设备
电动汽车与混合动力汽车
储能系统
其他领域
锂离子电池具有高能量密度和长寿命等特点，成为电动汽车和混合动力汽车的主要动力源。

high specific energy high specific power low self-discharge ratio low cost long life high safety
level
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Li-ion Battery Capacity Calculation for Anode
Enclosure and metal package
Page 9
example LiCoO4,LiMnO4,LiCoMnOx,LiFePO4 (synthetic) graphite EC,PC ,EDC PE,PP,PP/PE/PP steel,aluminum
Li-ion Battery Performance requirements of anode materials
Page 3
Li-ion Battery Structure
Cylindrical Li-ion Battery structure
18650
Separator, cathode and anode are around the column.
Page 4
Li-ion Battery Structure
Prismatic Li-ion Battery Structure
Page 5
Li-ion Battery Structure
Coin Li-ion Battery structure
Page 6
Li-ion Battery Structure
Thin Film Li-ion Battery Structure
component Anode
material Li-embedded Transition metal oxides