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1、水系（鋰）電池的調(diào)研報(bào)告內(nèi)容概述第一章非水系鋰電第二章水溶液鋰電第三章水系鋰電容量衰減機(jī)理123非水系鋰電的工作原理第一章非水系鋰離子電池鋰離子電池采用能可逆地嵌入和脫嵌鋰離子的具有層狀或隧道結(jié)構(gòu)的活性物質(zhì)作為正、負(fù)極，其電池反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是一個(gè)鋰離子的濃差電池：在電池充電時(shí)，鋰離子從正極嵌鋰化合物中脫嵌，經(jīng)過(guò)電解質(zhì)溶液嵌入負(fù)極化合物晶格中，正極活性物質(zhì)處于貧鋰狀態(tài)；電池放電時(shí)，鋰離子則從負(fù)極化合物中脫出，經(jīng)過(guò)電解質(zhì)溶液再插入正極化合物晶格中，正極活性物為富鋰狀態(tài)。正極：負(fù)極：總反應(yīng)：非水系鋰電的性能比較第一章非水系鋰離子
2、電池非水系電池的優(yōu)點(diǎn)：高比能量（130-200wh/kg）高比功率（1800w/kg）長(zhǎng)循環(huán)壽命（500-1000次）低自放電（6-8%/月）無(wú)記憶效應(yīng)非水系電池的缺點(diǎn)：內(nèi)部阻抗高，其電導(dǎo)率比水溶液小兩個(gè)數(shù)量級(jí)難以實(shí)現(xiàn)大電流放電生產(chǎn)條件要求苛刻，成本高存在嚴(yán)重的安全隱患第二章水系鋰離子電池由于水系鋰離子電池具有價(jià)格低廉，無(wú)環(huán)境污染，安全性能高，高功率等優(yōu)點(diǎn)，成為具有開(kāi)發(fā)和應(yīng)用潛力的新一代儲(chǔ)能器件。水系鋰離子電池的理論基礎(chǔ)第二章水系鋰離子電池LiWu等人根據(jù)理論實(shí)驗(yàn)研究和實(shí)驗(yàn)證明，提出選擇合適鋰嵌脫電位的材料作為電池正負(fù)
3、極和調(diào)節(jié)電解液的PH值，利用水溶液作為電解液具有可行性。水系鋰離子電池的發(fā)展歷程第二章水系鋰離子電池在1994年，Dahn研究組于《Science》首次報(bào)道了一種用水溶液電解質(zhì)的鋰離子電池，負(fù)極采用V02，正極采用LiMn2O4，電解質(zhì)溶液為微堿性的Li2SO4溶液，其平均工作電壓l.5V，能量密度為75Wh/kg，實(shí)際應(yīng)用中這種電池的能量密度接近40wh/kg，大于鉛酸電池(30wh/kg)，與Ni一cd電池相當(dāng)。但循環(huán)性能很差。Dahn認(rèn)為水系鋰離子電池衰減的原因可能是水的分解，電極材料在水溶液里的溶解，和電極材料
4、的結(jié)構(gòu)變化。并指出V02/LiMn204體系衰減得主要原因是VO2電極在電解液里的溶解。電極反應(yīng)方程式為：水系鋰離子電池的發(fā)展歷程第二章水系鋰離子電池由于VO2比較昂貴，LIWu等人提出一種成本低廉的方法就是兩個(gè)電極都采用LiMn2O4。LiMn2O4/γ-Li0.36Mn2O4電池的平均電壓為0.8v，能量密度達(dá)40Wh/kg,雖然其能量密度小于LiMn2O4/VO2(B)，但是利用鋰錳氧化物作為電極正負(fù)極材料組裝成水溶液鋰離子電池是一個(gè)不錯(cuò)的例子。WangGX等研究的水溶液鋰離子電池以尖晶石型Li2Mn408(Li
5、4Mn5O12)為負(fù)極材料，LiMn2O4為正極材料，以5mol/LLiNO3和0.001mol/LLioH的水溶液為電解液組，其容量約100mAh/g，平均電壓為1.0一1.1v。水系鋰離子電池的發(fā)展歷程第二章水系鋰離子電池由于鋰含量不同，正負(fù)極的化學(xué)電勢(shì)存在差異，從而能夠組裝成電池體系。化學(xué)反應(yīng)方程式如下:水系鋰離子電池的發(fā)展歷程第二章水系鋰離子電池YangHui等以Zn和MnO2為電極對(duì)，在LiOH電解液中，組裝的電池比容量大于200mAh/g，但其深度放電嚴(yán)重地影響樣品的循環(huán)性能。用XRD分析表明在充放電過(guò)程中
6、，鋰離子在Zn、MnO2間可逆嵌脫。Joachimkohler等研究了LiV308作為水溶液鋰離子電池負(fù)極材料的電化學(xué)性能。LiV3O8是八面體和三角雙錐組成的層狀結(jié)構(gòu)，其具有比容量高，循環(huán)性能好。在低于析氫電位的中性水溶液中，鋰離子能夠從LiV308進(jìn)行可逆嵌脫。但不發(fā)生水的電化學(xué)分解。他們組裝的電池分別采用LiNi0.81Coo.1902和LiV3O8為正負(fù)極，以1mol/L的Li2SO4溶液為電解液，該電池比容量達(dá)45mAh/g(按正負(fù)極質(zhì)量計(jì)算)，30次充放循環(huán)之后，放電容量保留70%。水系鋰離子電池的發(fā)展歷程
7、第二章水系鋰離子電池About80%ofthedischargecapacityofthe?rstcyclesismaintainedafter30cyclesandabout40%after100cycles.水系鋰離子電池的發(fā)展歷程第二章水系鋰離子電池中科院北京物理所陳立泉院士研究組2006年報(bào)道了負(fù)極采用TiP2O7和LiTi2(P04)3，正極采用LiMn204，電解質(zhì)溶液為L(zhǎng)iNO3溶液的水系鋰離子電池。其中TiP2O7/LiNO3/LiMn204水系鋰離子電池平均工作電壓1.40V，放電容量約42mAh/g
8、，10次充放電循環(huán)后，放電容量保持率為85%;而LiTi2(P04)3/LiMn2O4水系鋰離子電池平均工作電壓1.50v，放電容量約45mAh/g，10次充放電循環(huán)后，放電容量保持率為75%。水系鋰離子電池的發(fā)展歷程第二章水系鋰離子電池2007年，復(fù)旦大學(xué)吳宇平教授小組報(bào)道負(fù)極采用LiV3O8，正極采用LiCoO2，電解質(zhì)溶液為
