能源革命对外开放百家论坛之一三〇 锂离子电池(中①)
来源:党委宣传部 发布时间:2019-10-08 09:43:52 阅读量:

主讲嘉宾
  蒋尚,6188彩票化学与环境科学学院副教授,研究方向主要有石墨烯的合成与功能化研究,高性能石墨烯复合材料的制备及其锂离子电池性能研究和超级电容器材料的研究。他通过构建新颖形貌的复合电极材料,来提高了工作电极的电化学性能,以期获得具有高能量密度和高功率密度的储能器件。曾主持山西省教育厅高等学校科技创新项目1项,主持6188彩票博士科研启动基金1项,并参与了多个重点项目的研究。
4 核心提示发展电动汽车用动力电池的经济意义
  电池是目前新能源汽车技术和成本上最大的瓶颈,同时也是新能源汽车产业链中利润最丰厚的一环,而且丰厚利润将长期维持;动力电池行业从无到有,市场容量从最初的十几亿到2018年的约325亿,未来几年将会是十几倍的增长,巨大的增长空间将使整个产业链受益。电动汽车将带动与产业配套的相关设备产业飞速发展,如充电站,充电适配器,大功率充电设备连接器等。
  我国的新能源汽车产业已经取得重要进展。从2011年开始到今年上半年,已累计销售各种新能源汽车超过一百万辆,从2016年世界新能源汽车销售的分布图可以看出,在数量上中国远超欧洲的总量,也超过了美国的总量。我国动力电池技术取得了有目共睹的重要进步。据统计,2016年中国锂动力电池企业出货量合计达到30.5GWh,同比2015年增长79.4%,而且,令人可喜的是具有不错的集中度,头两家企业,比亚迪跟宁德时代的市场占有率达到了48%,前12家占到80%。我们已经出现了一批很优秀的企业,领头的企业无论从销售量还是技术水平,均已经跻身于世界动力电池的先进行列。
5 核心提示
锂离子电池的分类
  电池主要化学电池、无锂电池、生物电池三大类。化学电池又分为一次电池、二次电池和燃料电池。我们常见的镍铬电池、镍氢电池、铅酸电池、锂离子电池都属于二次电池。物理电池包括太阳能电池、双层电气电容和热电池。生物电池分为酶解电池和微生物电池。锂电池又分为锂一次电池和锂二次电池。
  20世纪50年代开始锂一次电池的研究,在60年代的能源危机中,锂一次电池得到大发展。进入70年代,锂一次电池开始商品化,进入手表、计算器、植入式医疗设备等中。当前,多种材料应用于理一次电池。在商业化锂一次电池的同时,人们发现许多层状无机硫族化合物可以同碱金属发生可逆反应,这样的化合物统称为嵌入化合物。在嵌入化合物基础上,锂二次电池诞生了,其中最具有代表性的是1970年埃克森公司的M.S.Whittingham利用Li-TiS体系,制成首个锂电池。但由于其枝晶所产生严重的安全隐患而未能成功实现商品化。
6 核心提示锂离子电池区别于锂电池
  锂离子电池是锂电池发展而来,所以先了解什么是锂电池。举例来讲,以前照相机里用的扣式电池就属于锂电池。锂电池的正极材料是二氧化锰或亚硫酰氯,负极是锂。电池组装完成后电池即有电压,不需充电。这种电池也可以充电,但循环性能不好,在充放电循环过程中,容易形成锂结晶,造成电池内部短路,所以一般情况下这种电池是禁止充电的。后来,日本索尼公司发明了以炭材料为负极,以含锂的化合物作正极的锂电池,在充放电过程中,没有金属锂存在,只有锂离子,这就是锂离子电池。
  当对电池进行充电时,电池的正极上有锂离子生成,生成的锂离子经过电解液运动到负极。而作为负极的碳呈层状结构,它有很多微孔,达到负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中,嵌入的锂离子越多,充电容量越高。同样,当对电池进行放电时(即我们使用电池的过程),嵌在负极碳层中的锂离子脱出,又运动回正极。回正极的锂离子越多,放电容量越高。目前所说的锂离子电池通常为锂二次电池。
  1990年日本SONY公司正式推出LiCoO2/石墨这种锂离子电池,该电池成功的利用能可逆脱嵌锂的碳材料替代金属锂作为负极,克服了锂二次电池循环寿命低、安全性差的缺点,锂离子电池得以商品化。标志着电池工业的一次革命。

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