高性能锂电池材料研究和应用探讨.docx
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1、 高性能锂电池材料研究和应用探讨 李文俊摘要:新能源的发展。新能源材料之一的锂离子电池材料就是清洁能源,其能量密度、工作电压、循环寿命都优于传统电池,而且对环境无污染、绿色环保。因此很有必要根据锂电池的发展过程,将产品一步步完善,使其更为安全稳定,得到更广泛的应用。关键词:高性能锂电池;材料应用;趋势引言由于电子行业的迅速发展,人们对于锂电池的需求就越来越大,鋰电池的应用在电子行业不断扩大,主要应用在电动车、手表以及手机电脑这些基础设备中,甚至有的被应用在航空航天方面,锂电池的应用可谓非常的广泛。通过电子行业的发展,人们对锂电池的认识也越来越多,在不断地发展过程中,人们对锂电池的要求也越来越高
2、。1高性能锂电池材料以及应用优势分析1.1锂电池材料的分类锂电池分为锂金属电池和锂离子电池,其中锂离子电池材料根据采用的正极材料进行细分,分为锂离子电池有锰酸锂电池、钴酸锂电池、磷酸锂电池。锂离子电池工作原理如下文所述,与具体类型无关。锂电池充放电反应式:充电:LiFePO4-xLi+-xe-xFePO4+(1-x)LiFePO4放电:FePO4+xLi+xe-xLiFePO4+(1-x)FePO4由上述反应式可以发现,整个反应过程没有消耗电解液,没有产生气体,锂离子只是在充电和放电过程中不断地游动。1.2锂电池的优势在如今的大时代背景下,各路精英齐聚,不断地进行科学研发。社会的不断发展使人们
3、的生活追求越来越高。所以在现阶段电池的发展并不能满足人们的需求,在此条件下,锂电池就应运而生,并逐渐在发展过程中凸显出其优势。首先,锂电池的输出功率比较大。锂电池与其他电池相比较,释放的能力要远远高于其他电池,这也就保证了电子设备的电池待机时间更长,更有效的保证电子设备的正常运行。其次,锂电池的效率更高。锂电池的优势是能够快速的充电和释放电量,这样就可以节省出大量的时间,将时间更多的运用到其他方面,以此来不断提高人们的工作效率。锂电池与其他电池相比,使用的时间会更长一些,而且在使用期间不会出现其他问题,不需要担心发生故障,从某些方面来说,不仅节约了时间而且也节约了成本。但是在现阶段的锂电池制作
4、时,其使用的原材料较多且成本较大,这就是在目前阶段锂电池没有大幅度使用的重要原因之一。锂电池的制作技术要求也比较高,对于制作人员具有较高的专业要求,这在一定程度上也加大了锂电池的成本投入。锂电池属于大功率物品,在运行过程中容易产生高电压,这就需要专业的保护,避免在使用过程中造成危险。在现在的锂电池市场中,基本能够满足供需平衡,当然锂电池的发展可以满足大部分客户的需求。然而,随着科学技术的不断进步,人们更追求物质上的享受,这也就要求物质的发展要跟上人们精神的发展。对于目前阶段的锂电池来说,对于一些追求更高享受的人来说并不能满足他们的需。不断开发高性能锂电池,不但可以推动电池行业的发展,而且还可以
5、推动我国电子行业的发展,从而提高我国电池行业和电子行业在国际市场的占有份额,不断提高我们的经济实力,提高我们的综合国力。在我国现在大力提倡环保的背景下,高性能锂电池作为一种相对来说比较环保的电池,可以进行循环利用,也为我国的环境发展贡献一份力量。2锂电池材料的发展过程及存在问题锂电池材料最早以硫化钛为正极材料,金属锂作为负极材料,制备出最为简单的锂电池,但这种电池的技术需要的精密度很高,产业无法达到,未得到广泛应用,但锂电池材料制成电池成为了重点的研究方向。之后以锂离子作为研究材料研究出了以钴酸锂作为正极材料的电池,随后研究出的磷酸铁锂具有橄榄石型结构,其工作电压平稳、比容量高、放电功率较大、
6、可快速充电且反复利用的寿命长、在高温与高热环境下稳定性好,成为未来锂离子电池发展方向之一。锂的枝晶生长、锂金属电池低的库伦效率和锂的无主体沉积引起的体积膨胀等一些关键问题长期制约着锂负极材料的商业应用。锂的每次沉积都会产生枝晶,在充放电循环中,锂枝晶会导致电池内部短路,更严重的情况下,还会引发爆炸等安全事故,带来严重的安全问题。除此之外,锂枝晶的产生还会增加负极表面积,新暴露出的锂金属会与电解液发生一系列的反应,生成固态电解质膜,这会损耗活性材料以及降低电池的库伦效率。为了解决以上问题,研究者们对锂金属电极在锂枝晶生长的机理方面进行了许多探索。从根本寻找可以抑制锂枝晶产生的方法,但这些抑制方法
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