Page 115 - 能源动力工程的发展与展望

第五章 锂离子电池

理场耦合环境的高功率全柔性锂电池。2020 年西北工业大学通过采用新型有机
电极材料一体化技术，实现了深海全柔性锂电池在 5000m 深度下 10C 高倍率放
电工作，连续弯折 10000 次后容量达到 300Wh/L，保持率≥ 90%，实现了水下

装备中异形空间内的有效排布，在保证能源稳定高效输出的同时，也极大提升了
水下装备携带能源储量，在国内处于领先阶段。目前柔性锂电池技术已应用于西
北工业大学自主水下航行器团队中的仿幅鲼无人潜航器中，不仅提升了其工作时
间，同时也增强了工作性能。

锂离子电池能够大规模地运用于电动汽车产业，并用于太阳能与风能等清洁
能源的保存。因此，如今锂离子电池技术已经成为研究人员及企业高度关注的重
要课题。锂离子电池凭借其极高的能量密度、较长循环的寿命、快速充电与放电
等诸多方面的优势以及不断降低的生产制作成本，已经成为今后十至二十年中电

动汽车的首选电池。为此，笔者对锂离子电池的研究现状开展了研究。
（一）正极材料研究现状
锂离子电池的正极材料将直接影响到锂电池所具有的能量密度性能、比功
率特点、温度特点和安全特点等等。在当前的市场化锂离子电池中，其正极材

料主要包括 TLiCoO 2 、LiNil/3Col/3Mnl/302、LixMn 2 O 4 等 LiFePO 等四种。第一
种是 LiCoO，这是第一代市场化锂离子电池正极材料，具备了一些优势，如此
能量相对而言比较高，循环性能以及高、低温状态下的工作性能较好，与之相
对应的锂离子电池产品一般用在各类小型电子设备。然而，因为使用这一材料

的电池在安全性和耐过充性上相对较差，再加上 Co 资源较为稀缺，其价格十分
昂贵，由此而无法成为大容量车用与储能锂电池正极上使用的材料。第二种是
LiNi，/3Co/3Mn，/30，这是一种具有了高容量的三元类材料，其可逆比容量能
够达到 160mAh/g 之上，是一种十分有前途的正极材料。这一材料和电解液之间

的相容性比较好，循环性能十分好，能够应用于手机电池和动力电池等很多产品
之中。因为三元材料会鉴于 Ni、Co、Mn 等三种元素的比例变化而具有不一样
的性能，可见，这类材料能够产生出大量的正极材料，从而满足于各类产品之需
求。第三种是 LixMn，O，这是一种成本更加低的材料，其热稳定性与抗过充电

性均超过了 LiCoO，与 LiNi./3CoI/3Mn/302，其三维隧道结构要比层间化合物更
加有利于 Li 的嵌入与脱出，主要应用在高功率动力电池上。然而，其相对较低
的 1l0mAh/g 的比容量以及较差的 300 次循环性能，尤其是高温循环性之差导致

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