锂离子电池与锂电池

锂离子电池与锂电池锂离子电池的工作原理锂离子电池的结构如图所示:一般由正极、负极和高分子隔膜构成。锂离子电池的正极材料必须有能够接纳锂离子的位置和扩散路径，目前应用性能较好的正极材料是具有高插入电位的层状结构的过渡金属氧化物和锂的化合物，LixCoO2，LixNiO2以及尖晶石结构的LiMn2O4等，这些正极材料的插锂电位都可以达到4V以上。负极材料一般用锂碳层间化合物LixC6，其电解质一般采用溶解有锂盐LiPF6、LiAsF6的有机溶液。典型的锂离子蓄电池体系由碳负极(焦炭、石墨)、正极氧化钴锂(LixCoO2）和有机电解液三部分组成。什么是锂离子电池？锂离子电池实际上是一种锂离子浓差电池，正负电极由两种不同的锂离子嵌入化合物组成。充电时，Li+从正极脱嵌经过电解质嵌入负极，负极处于富锂态，正极处于贫锂态，同时电子的补偿电荷从外电路供给到碳负极，保证负极的电荷平衡。放电时则相反，Li+从负极脱嵌，经过电解质嵌入正极，正极处于富锂态。在正常充放电的情况下，锂离子在层状结构的碳材料和层状结构氧化物的层间嵌入和脱出，一般只引起层面间距变化，不破坏晶体结构，在充放电过程中，负极材料的化学结构基本不变。因此，从充放电反应的可逆性看，锂离子电池反应是一种理想的可逆反应。所以二次锂离子电池被形象地称为“摇椅式电池”。锂离子电池的电化学表达式：正极反应：负极反应：电池反应：式中：M=Co、Ni、Fe、W等。14年课标2卷1212．2013年3月我国科学家报道了如图所示的水溶液锂离子电池体系，下列叙述错误的是（）A．a为电池的正极B．电池充电反应为LiMn2O4=Li1-xMn2Ox+xLiC．放电时，a极锂的化合价发生变化D．放电时，溶液中Li+从b向a迁移13年课标1卷27．(15分)锂离子电池的应用很广，其正极材料可再生利用。某锂离子电池正极材料有钴酸锂(LiCoO2)、导电剂乙炔黑和铝箔等。充电时，该锂离子电池负极发生的反应为6C+xLi＋+xe－==LixC6。现欲利用以下工艺流程回收正极材料中的某些金属资源(部分条件未给出)。(1)LiCoO2中，Co元素的化合价为______。(2)写出“正极碱浸”中发生反应的离子方程式____________________。(3)“酸浸”一般在80℃下进行，写出该步骤中发生的所有氧化还原反应的化学方程式____________；可用盐酸代替H2SO4和H2O2的混合液，但缺点是__________。(4)写出“沉钴”过程中发生反应的化学方程式__________________________。(5)充放电过程中，发生LiCoO2与Li1-xCoO2之间的转化，写出放电时电池反应方程式___________________(6)上述工艺中，“放电处理”有利于锂在正极的回收，其原因是________________________。在整个回收工艺中，可回收到的金属化合物有_________________(填化学式)。2A1+20H-+6H2O==2Al(OH)4-+3H2↑2LiCoO2+3H2SO4+H2O2==Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O2H2O2==2H2O+O2↑Li1－xCoO2+LixC6==LiCoO2+6CLi＋从负极中脱出，经由电解质向正极移动并进入正极材料中27．(15分)(1)+3(2)2A1+20H－+6H2O==2Al(OH)4－+3H2↑(3)2LiCoO2+3H2SO4+H2O2Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O2H2O22H2O+O2↑有氯气生成，污染较大(4)CoSO4+2NH4HCO3==CoCO3↓+(NH4)2SO4+H2O+CO2↑(5)Li1－xCoO2+LixC6==LiCoO2+6C(6)Li＋从负极中脱出，经由电解质向正极移动并进入正极材料中Al(OH)3、CoCO3、Li2SO4什么是锂电池•选修四P75•锂电池是负极为Li的电池（正极可以是MnO2CuOFeS2等）锂电池和锂离子电池的区别在哪里？锂电池和锂离子电池的区别在哪里？锂电池的特点1、具有更高的能量重量比、能量体积比；2、电压高，单节锂电池电压为3.6V，等于3只镍镉或镍氢充电电池的串联电压；3、自放电小可长时间存放，这是该电池最突出的优越性；4、无记忆效应。锂电池不存在镍镉电池的所谓记忆效应，所以锂电池充电前无需放电；5、寿命长。正常工作条件下，锂电池充/放电循环次数远大于500次；6、可以快速充电。锂电池通常可以采用0.5～1倍容量的电流充电，使充电时间缩短至1～2小时；7、可以随意并联使用；8、由于电池中不含镉、铅、汞等重金属元素，对环境无污染，是当代最先进的绿色电池；锂离子电池具有以下优点：1）电压高，单体电池的工作电压高达3.6-3.9V，是Ni-Cd、Ni-H电池的3倍2）比能量大，目前能达到的实际比能量为100-125Wh/kg和240-300Wh/L（2倍于Ni-Cd，1.5倍于Ni-MH）,未来随着技术发展,比能量可高达150Wh/kg和400Wh/L3）循环寿命长,一般均可达到500次以上,甚至1000次以上.对于小电流放电的电器,电池的使用期限将倍增电器的竞争力.4）安全性能好,无公害,无记忆效应.作为Li-ion前身的锂电池,因金属锂易形成枝晶发生短路,缩减了其应用领域：Li-ion中不含镉、铅、汞等对环境有污染的元素：部分工艺（如烧结式）的Ni-Cd电池存在的一大弊病为“记忆效应”，严重束缚电池的使用，但Li-ion根本不存在这方面的问题。5）自放电小，室温下充满电的Li-ion储存1个月后的自放电率为10%左右，大大低于Ni-Cd的25-30%，Ni、MH的30-35%。6)可快速充放电，1C充电是容量可以达到标称容量的80%以上。7)工作温度范围高，工作温度为-25~45°C，随着电解质和正极的改进，期望能扩宽到-40~70°C。锂离子电池也存在着一定的缺点，如：1）电池成本较高。主要表现在正极材料LiCoO2的价格高（Co的资源较少），电解质体系提纯困难。2）不能大电流放电。由于有机电解质体系等原因，电池内阻相对其他类电池大。故要求较小的放电电流密度，一般放电电流在0.5C以下，只适合于中小电流的电器使用。3）需要保护线路控制。A、过充保护：电池过充将破坏正极结构而影响性能和寿命；同时过充电使电解液分解，内部压力过高而导致漏液等问题；故必须在4.1V-4.2V的恒压下充电；B、过放保护：过放会导致活性物质的恢复困难，故也需要有保护线路控制。摘要：综述了锂离子电池的发展趋势，简述了锂离子电池的充放电机理理论研究状况，总结归纳了作为核心技术的锂电池正负电极材料的现有的制备理论和近来发展动态，评述了正极材料和负极材料的各种制备方法和发展前景，重点介绍了目前该领域的问题和改进发展情况。、成本高。与其它可充电池相比，锂电池价格较贵。锂电池和锂离子电池的区别在哪里？锂电池的特点1、具有更高的能量重量比、能量体积比；2、电压高，单节锂电池电压为3.6V，等于3只镍镉或镍氢充电电池的串联电压；3、自放电小可长时间存放，这是该电池最突出的优越性；4、无记忆效应。锂电池不存在镍镉电池的所谓记忆效应，所以锂电池充电前无需放电；5、寿命长。正常工作条件下，锂电池充/放电循环次数远大于500次；6、可以快速充电。锂电池通常可以采用0.5～1倍容量的电流充电，使充电时间缩短至1～2小时；7、可以随意并联使用；8、由于电池中不含镉、铅、汞等重金属元素，对环境无污染，是当代最先进的绿色电池；锂离子电池具有以下优点：1）电压高，单体电池的工作电压高达3.6-3.9V，是Ni-Cd、Ni-H电池的3倍2）比能量大，目前能达到的实际比能量为100-125Wh/kg和240-300Wh/L（2倍于Ni-Cd，1.5倍于Ni-MH）,未来随着技术发展,比能量可高达150Wh/kg和400Wh/L3）循环寿命长,一般均可达到500次以上,甚至1000次以上.对于小电流放电的电器,电池的使用期限将倍增电器的竞争力.4）安全性能好,无公害,无记忆效应.作为Li-ion前身的锂电池,因金属锂易形成枝晶发生短路,缩减了其应用领域：Li-ion中不含镉、铅、汞等对环境有污染的元素：部分工艺（如烧结式）的Ni-Cd电池存在的一大弊病为“记忆效应”，严重束缚电池的使用，但Li-ion根本不存在这方面的问题。5）自放电小，室温下充满电的Li-ion储存1个月后的自放电率为10%左右，大大低于Ni-Cd的25-30%，Ni、MH的30-35%。6)可快速充放电，1C充电是容量可以达到标称容量的80%以上。7)工作温度范围高，工作温度为-25~45°C，随着电解质和正极的改进，期望能扩宽到-40~70°C。锂离子电池也存在着一定的缺点，如：1）电池成本较高。主要表现在正极材料LiCoO2的价格高（Co的资源较少），电解质体系提纯困难。2）不能大电流放电。由于有机电解质体系等原因，电池内阻相对其他类电池大。故要求较小的放电电流密度，一般放电电流在0.5C以下，只适合于中小电流的电器使用。3）需要保护线路控制。A、过充保护：电池过充将破坏正极结构而影响性能和寿命；同时过充电使电解液分解，内部压力过高而导致漏液等问题；故必须在4.1V-4.2V的恒压下充电；B、过放保护：过放会导致活性物质的恢复困难，故也需要有保护线路控制。摘要：综述了锂离子电池的发展趋势，简述了锂离子电池的充放电机理理论研究状况，总结归纳了作为核心技术的锂电池正负电极材料的现有的制备理论和近来发展动态，评述了正极材料和负极材料的各种制备方法和发展前景，重点介绍了目前该领域的问题和改进发展情况。、成本高。与其它可充电池相比，锂电池价格较贵。锂电池的特点1、具有更高的能量重量比、能量体积比；2、电压高，单节锂电池电压为3.6V，等于3只镍镉或镍氢充电电池的串联电压；3、自放电小可长时间存放，这是该电池最突出的优越性；4、无记忆效应。锂电池不存在镍镉电池的所谓记忆效应，所以锂电池充电前无需放电；5、寿命长。正常工作条件下，锂电池充/放电循环次数远大于500次；6、可以快速充电。锂电池通常可以采用0.5～1倍容量的电流充电，使充电时间缩短至1～2小时；7、可以随意并联使用；8、由于电池中不含镉、铅、汞等重金属元素，对环境无污染，是当代最先进的绿色电池；锂离子电池具有以下优点：1）电压高，单体电池的工作电压高达3.6-3.9V，是Ni-Cd、Ni-H电池的3倍2）比能量大，目前能达到的实际比能量为100-125Wh/kg和240-300Wh/L（2倍于Ni-Cd，1.5倍于Ni-MH）,未来随着技术发展,比能量可高达150Wh/kg和400Wh/L3）循环寿命长,一般均可达到500次以上,甚至1000次以上.对于小电流放电的电器,电池的使用期限将倍增电器的竞争力.4）安全性能好,无公害,无记忆效应.作为Li-ion前身的锂电池,因金属锂易形成枝晶发生短路,缩减了其应用领域：Li-ion中不含镉、铅、汞等对环境有污染的元素：部分工艺（如烧结式）的Ni-Cd电池存在的一大弊病为“记忆效应”，严重束缚电池的使用，但Li-ion根本不存在这方面的问题。5）自放电小，室温下充满电的Li-ion储存1个月后的自放电率为10%左右，大大低于Ni-Cd的25-30%，Ni、MH的30-35%。6)可快速充放电，1C充电是容量可以达到标称容量的80%以上。7)工作温度范围高，工作温度为-25~45°C，随着电解质和正极的改进，期望能扩宽到-40~70°C。锂离子电池也存在着一定的缺点1）电池成本较高。主要表现在正极材料LiCoO2的价格高（Co的资源较少），电解质体系提纯困难。2）不能大电流放电。由于有机电解质体系等原因，电池内阻相对其他类电池大。故要求较小的放电电流密度，一般放电电流在0.5C以下，只适合于中小电流的电器使用。3）需要保护线路控制。A、过充保护：电池过充将破坏正极结构而影响性能和寿命；同时过充电使电解液分解，内部