LiCo1-xFexPO4正极材料合成及充放电性能研究(2)
3.2.3不同掺Fe含量的 LiCo1-xFexPO4的阻抗分析 21
4 结论 23
致 谢 24
参考文献 25
1绪论
随着社会工业化的高速发展，原本矿物燃料给生态环境造成严重的污染，危及人类的生存。到目前为止，人们已经提出和开发了多种新型环保储能技术来满足各种领域的不同需求。其中化学储能中的锂离子电池因其具有能量密度高、电压平台高、低自放率、环保、使用寿命长等优点，被称为绿色电池。
其中正极材料由于其价格偏高、比容量偏低而成为制约锂离子电池被大规模商品化应用的瓶颈。所以研究出容量高、安全性能好、成本低廉的锂离子电池正极材料成为如今人们热点研究课题。研究出能大量生产的商品化正极材料对于锂离子电池的研究有着异常重要的意义。
1.1 锂离子电池简介
1.1.1 锂离子电池的发展史
能源和环境是人类面临的两个严峻问题，开发清洁可再生的新能源是世界经济发展过程中最具决定性影响的技术领域之一。其中，锂离子电池就是一类具有战略意义的新型能源，被认为应优先发展的技术。锂离子电池具有工作电压高、能量密度高、自放电小、安全环保性好等优点，在新能源及环境保护等重大技术领域发展中都具有举足轻重的地位和作用。
锂是重量最轻，电极电位最负的一种金属元素，长期以来受到人们的极大的关注。人们希望以锂为电极材料制造出高比能量的蓄电池。锂电池分为锂一次电池 (又称锂原电池,与锂二次电池(又称锂可充电电池)。锂原电池通常以金属锂或者锂合金为负极, 用 MnO 2 , SOCl 2 ,( CF) n 等材料为正极。锂二次电池研发分为金属锂二次电池、锂离子电池与锂聚合物电池三个阶段。锂原电池的研究开始于20世纪50年代, 在70年代实现了军用与民用。后来基于环保与资源的考虑, 研究重点转向可反复使用的二次电池。锂金属二次电池研究只比锂原电池晚了十年, 它在80年代推出市场。但它存在安全性差和充放电寿命短的问题,因为这类电池反复充放电后，充电时在负极表面会形成枝晶，造成电池软短路，使电池局部温度升高，熔化隔膜，软短路变成硬短路，电池被毁，甚至爆炸起火。除以色列T adiran电池公司和加拿大的Hydro Quebec公司仍在研发外, 锂金属二次电池发展基本处于停顿状态。锂离子电池 ( L- i ion Battery, LIB)的设计贯彻了全新的电池概念[1]。
由于嵌入与脱嵌并没有造成电极材料晶格结构的变化, 反应具有良好的可逆性。这让锂离子电池具有一般高能量密度可充电电池所不具备的高循环寿命。
至二十世纪90年代初，日本索尼公司首先推出了锂离子电池，锂离子凝胶聚合
物电解质电池在1994年出现, 并在 1999年实现商品化。它以锂在碳材料中的嵌入、脱嵌反应代替了金属锂的溶解、沉积反应，避免了电极表层上形成枝晶的问题，从而使锂离子电池的安全性和循环寿命远远高于锂蓄电池，实现了锂离子电池的商业化生产。1999年日本率先实现了聚合物锂离子蓄电池的商品化。松下从1999年1月开始月产30万只500mAh聚合物锂离子蓄电池[2]。
随着新的应用对电池提出更高的要求,锂离子电池的性能也在不断提高。正极材料正在从钴酸锂向钴酸锂、锰酸锂、镍钴酸锂并存的方向发展。负极材料中的碳材料方面也在向多元化发展。电解液中的聚合物潜力巨大，发展迅猛。电池工业进步的动力主要来源于电池材料，其研究开发与生产水平决定和制约着一个国家电池工业水平。而目前，制约我国电池行业发展的瓶颈就在于电池材料开发滞后，质量难以保证，许多电池材料依赖进口，难以形成价格和成本的优势。未来, 锂电池将会朝着低成本、 高能量、 大功率、 长寿命、 微型化的方向发展。在这个过程中, 除了制造工艺等的技术创新, 最根本的还在于电池设计与电池材料的革新。电池中每一部件的技术突破都会带来电池性能的飞跃。