锂离子动力电池.pptx

电动车辆动力电池系统及应用技术 铅酸动力电池 动力电池测试 动力电池成组应用理论 动力电池系统设计及使用动力电池充电基础设施之充电机和充电站车辆对动力电池的要求 锂离子动力电池 动力电池管理系统 碱性动力电池 动力电池的基本概念 动力储能电池分类 ### 锂离子动力电池知识点概述 #### 一、锂离子动力电池概览 - **定义与重要性**：锂离子动力电池是指用于电动车辆等大型移动设备的动力电池，相较于传统的铅酸电池等，具有更高的能量密度和更长的使用寿命。 - **发展趋势**：随着电动汽车市场的快速增长，锂离子动力电池的需求日益增加。据统计，截至2008年，全球锂离子电池产量已达到16亿只，并呈现出持续增长的趋势。 #### 二、锂离子动力电池的工作原理 - **基本原理**：锂离子电池通过锂离子在正极和负极之间的迁移来完成充放电过程。具体而言，在充电过程中，锂离子从正极材料中脱出，经过电解液迁移到负极并嵌入其中；放电过程中则相反。 - **示例分析**：钴酸锂电池是较为典型的锂离子电池，其工作原理如图7-2所示。这一过程适用于大多数类型的锂离子电池。 #### 三、正极材料 - **层状混合物**：钴酸锂（LiCoO2）和镍酸锂（LiNiO2）是两种研究较成熟的层状正极材料。其中，层状LiNiO2的结构示意图如图7-3所示。 - **尖晶石型结构**：如图7-4所示，尖晶石型LiMn2O4具有稳定的结构，且已被广泛应用于电动汽车领域。例如，2008年北京奥运会和2010年上海世博会的电动客车，以及日产Leaf和三菱i-MiEV纯电动车均采用了这种类型的锂离子电池。 - **橄榄石型结构**：LiFePO4是一种常见的橄榄石型结构正极材料，其结构如图7-6所示。这类材料以其较高的稳定性和安全性而受到青睐。 - **正极材料的纳米化**：将正极材料纳米化可以显著提升锂离子电池的快速充放电性能。常见的纳米正极材料形态包括多孔结构的LiCoO2纳米花球、LiNiO2纳米球、LiMn2O4纳米颗粒组成的薄膜和LiFePO4纳米多面体等。 #### 四、负极材料 - **碳材料**：作为最广泛应用的负极材料之一，碳材料主要包括石墨和无定型炭。石墨因其层状结构能够有效支持锂离子的脱嵌过程，理论最大放电容量为372mA·h/g，是一种性能优秀的锂离子电池负极材料。 - **氧化物负极材料**：尽管金属氧化物和金属基复合氧化物理论上具有较高的比容量，但由于从氧化物中置换金属单质会消耗大量锂，因此并未得到广泛应用。相比之下，Li4Ti5O12由于其优异的循环性能和稳定性，在储能型锂离子电池中得到了一定应用。 - **金属及合金类负极材料**：虽然金属锂的理论比容量非常高，但由于容易形成枝晶导致电池短路，因此在实际应用中并不常见。合金负极材料作为一种替代方案，能够有效地避免这些问题。 #### 五、锂离子电池的失效机理 - **主要原因**： - 正极材料的溶解和相变化； - 电解液分解； - 过充电导致的容量损失； - 自放电； - 界面膜(SEI)的形成； - 集流体的影响。 #### 六、锂离子动力电池的性能 - **充放电特性**：锂离子电池的充放电特性取决于正极材料和制造工艺。不同的电池在第一阶段的恒流值可能存在差异。 以上是关于锂离子动力电池的相关知识点总结。这些信息不仅对于理解锂离子动力电池的基本原理和技术细节至关重要，而且对于推动新能源汽车及相关产业的发展具有重要意义。