锂离子电池的工作原理与关键材料
韩啸,张成锟,吴华龙,黄友章,谢清水,王来森,彭栋梁 (厦门大学材料学院)
摘要:锂离子电池具有能量密度高、自放电小和循环寿命长等优点,被广泛用于便携式电子设备和电动汽车等方面,不断推动着社会朝着智能化和清洁化方向发展。简要阐述了锂离子电池的发展历程和工作原理,从材料结构和储锂机制方面对正极材料和负极材料进行分类并综述其性能特点与研究现状,介绍了液态电解液中锂盐、溶剂、添加剂以及固态电解质在锂离子电池中的作用,重点讨论了锂离子全电池的应用和安全问题,最后对锂离子电池的发展趋势进行了总结和展望。相信随着这些重点、难点技术和关键材料的突破,性能更加优异的锂离子电池必定会更好地造福人类。
关键词:锂离子电池;工作原理;电极材料;电解质;安全性
目录介绍
1 锂离子电池发展史和工作原理
2 锂离子电池正极材料
2.1 三方层状正极材料
(1)钴酸锂(LiCoO2)
(2)镍酸锂(LiNiO2)
(3)锰酸锂(LiMnO2)
(4)三元过渡金属氧化物
(5)富锂锰基正极材料
2.2 尖晶石型正极材料
2.3 聚阴离子型正极材料
3 锂离子电池负极材料
3.1 嵌入型负极材料
3.2 合金型负极材料
3.3 转化型负极材料
4 锂离子电池电解质
4.1 液态电解质
4.1.1 电解液的要求
4.1.2 锂盐的种类与性能
(1)无机锂盐
(2)有机锂盐
4.1.3 溶剂
4.1.4 添加剂
(1)SEI成膜添加剂
(2)阻燃添加剂
(3)防过充添加剂
4.1.5 电解液在正负极界面的反应
(1)电解液在负极界面的反应
(2)电解液在正极界面的反应
4.1.6 离子液体在电解液中的应用
4.1.7 高浓电解液
4.2 固态电解质
4.2.1 固态电解质的分类及优缺点
(1)无机固态电解质
(2)聚合物固态电解质
(3)复合固态电解质
4.2.2 固态电解质的界面问题与解决方案
(1)空隙
(2)界面反应
(3)空间电荷层
5 全电池的应用及安全问题
6 结语
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