毕业论文课题相关文献综述

文献综述

1.绪论

能源与人类的生存和发展密切相关，随着工业的发展，环境恶化和能源匮乏日益严重，发展新能源及新能源材料是人们在21世纪必须解决的重大课题。锂离子电池、燃料电池、太阳能电池等新型电池作为一种对环境友好的替代能源受到人们的普遍关注，美国著名的Battelle研究所已把先进电池和燃料电池列为2020年十大战略技术之一。随着社会和科学技术的发展，尤其是电子和信息产业的迅速发展，移动通讯、笔记本电脑、数码摄像机等便携式电子设备的广泛应用，人们对电池的小型化、轻型化、高功率、高能量、长循坏寿命和环境友好程度等提出了越来越高的要求。传统的铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池等，因能量密度较低，污染坏境等问题己不能很好地满足市场的需求，锂离子电池由于综合性能好，符合社会发展需要，其应用范围越来越广泛。

锂电池最早由Harris博士于1958年在其毕业论文中提出，1972年Exxon公司成功研制出第一个锂电池，以TiS2作为正极，金属锂作为负极。1980年Armand提出摇摆电池的构想，采用低插锂电位的层间化合物代替金属锂作为负极，以高插锂点位的嵌锂化合物作为正极，组成锂二次电池【1】。1991年日本Sony公司率先开发出以LiCoO2为正极，石油焦炭为负极的锂离子电池，从根本上解决金属锂负极枝晶穿透问题，使其安全性和循环性都得到了保障，并保持了锂电池电压高、容量大、重量轻等优点。随着科技的发展，锂离子电池的性能得到很大的提高。降低成本，提高能量密度，延长循环寿命是今后研究的重点。

2.锂离子电池

2.1锂离子电池的结构

锂离子二次电池主要是由正极、负极、电解质和隔膜等部分组成。下面将简单介绍各单元常用的材料[2,3]。

（1）正极材料一般选择电位较高且在空气中稳定的嵌锂过渡金属氧化物，目前以含钴的正极材料为主，但钴元素具有毒性以及钴元素储量有限，使得此类电池价格居高不下，所以人们正在积极寻找一种能够替代新的正极材料。常见的有层状结构的LiCoO2、LiNiO2、LiMnO2，尖晶石结构的LiMn2O4，橄榄石结构的LiFePO4，硅酸盐材料Li2MSiO4(M=Fe、Mn、Co、Ni)等；

（2）负极选择电位尽可能接近金属锂电位的可嵌锂物质，如层状石墨，易嵌入锂离子，也有其它材料，如：尖晶石型Li4Ti15O12，C/Si复合材料，锡基材料（SnO2），合金材料（CoSn）、氮化物（Li3N）等；

（3）电解质对锂离子电池性能的影响非常大。溶质常采用锂盐，如高氯酸锂(LiClO4)、六氟磷酸锂(LiPF6)。由于电池的工作电压远高于水的分解电压，因此锂离子电池常采用有机溶剂，如乙醚、乙烯碳酸酯、丙烯碳酸酯、二乙基碳酸酯等。但有机溶剂常常在充电时破坏石墨的结构，导致其剥脱，并在其表面形成固体电解质膜(solidelectrolyteinterphase，SEI)导致电极钝化。有机溶剂还会还带来易燃、易爆等安全性问题；