10

2.4  材料表征与性能测试 11

2.4.1  材料基本性能测试 11

2.4.2  粒度分析 12

2.4.3  电化学性能测试 12

3  结果与讨论13

4  结论20

致谢21

参考文献·22

1  绪论

随着全球经济稳定的发展,科教兴国、科学技术的发展,随着一大批科技公司的出现,我们生活中的科技含量不断提高,互联网、数码产品的发展导致人们对电池的需求量越来越大,对电池性能的要求也同样越来越高。长时间以来,人类社会经济发展以及生产生活都依赖着煤、石油、天然气等传统类化学能源,时间过得非常快,人类对煤、石油等资源的开采与利用越来越多,但是这种传统能源的形成是一个非常漫长的过程,我们使用这些化学能源的速度非常快,但是这些能源的生成需要数百万年的时间,所以化石能源可视为一种固定含量的能量,一段时间以后,传统能源会减少直至接近枯竭,那个时候人类的发展将面临着巨大的危机;人类的经济活动导致气候变差、全球变暖,恶劣天气自然灾害增加等问题都受到传统化石能源的消耗的影响,煤燃烧、石油使用时会生成二氧化碳等许多的温室气体,导致空气中这些气体含量增加,这一切将严重影响我们现在的健康生活。现在这个年代的人们对能源的发展、对环境的关注度不断增加,平衡好能源与环境之间的关系自然也就成为了人们最关心的问题。所以我们开发了许多不影响环境的能源比如:风能、核能、太阳能等等,我们使用很多办法将这些能量转换为我们能加以利用的电能,储能装置的发展也显得尤为重要,所以电池在人民的需求中得以发展进步,另外各行各业对电池都有着不同的需求,现代人们依赖的手机平板电脑、数码相机等设备都需要电池,新能源交通、医用领域等众多方面都需要电池的发展以及进步,现在人民环境保护意识增强,安全可靠和无污染的特性、质量体积比大、容量高的电池成为人们希望得到的。然而锂离子电池就是在这种形式下发展起来的新型高能二次电池,发展研究新型锂离子电池正极材料对这一切都有着重要的意义。

1.1  锂离子电池的发展

1958年,锂金属原电池的电解质可以使用有机电解质的观点被Harris提出来。在1962年Boston的电化学会议上,活泼的金属Li被第一次引导入电池的设计,这为锂电池的发展奠定了基础。在这一时期,锂电池还不能二次充电,所以这时的锂电池是锂一次电池或者我们也称作是原电池。由于锂一次电池不能进行二次的充电,一次性使用完就得丢弃,只能用一次,不符合环保理念,所以人们继续对锂电池进行深入研究。1972年,第一块负极是金属锂的锂二次电池出现,这是第一块可以充电的锂电池,美国的Exxon公司首次推出的锂电池就拥有良好的性能,它可以深度充电一千次并且每次的损失都不超过0.05%。在拥有优良性能的同时,充电时的安全隐患也不可小觑。因为在充电过程中,由于电极表面的凹凸不平会使锂电极上的金属沉积速度存在差异,在过度充电后,正负电极很可能被在金属沉积过程中形成的枝晶连接,形成短路,导致更大的危险出现。在19世纪80年代多起此类事故的出现致使很多公司对锂二次电池的开发和研究。从1990年起,在不断革新的正极材料、负极材料的进程中,锂二次电池也得到了飞速的发展。金属Li被一些嵌入式的化合物所取代,Li离子能在充放电的过程中在正负两级摇摆,不会再出现由于枝晶连接而造成短路,这种锂电池变得更加安全环保。日本的Sony公司将此项技术申请专利并命名为“Li-ion”。这在我们日常生活中的手机、笔记本皆很常见。日本Sony公司在1995年又发明了聚合物锂电池,它是以凝胶的聚合物作为锂电池的电解质,LiCoO2、LiMn2O4等材料作为锂离子电池正极[1]。中国自19世纪80年代开始对锂电池进行研究,经过几十年发展迅速,而随着比亚迪、比克、天津力神等企业的快速发展,我国的锂电池产业已经进入了快速发展的阶段。我国目前已然成为全球电池制造大国,与日本、韩国成三足鼎立的局面。

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