Page 147 - 能源动力工程的发展与展望

第五章 锂离子电池

的电压区间高于 0.5V，高于形成锂枝晶的电压。Fe 2 O 3 @C 在 0.2A·g–1 电流
密度下的比容量达 ~900mA·h·g–1，在 1A·g–1 电流密度下的可逆比容量达
~750mA·h·g–1，且循环 300 次几乎没有容量衰减，均远高于未采用碳包覆的

Fe 2 O 3 的比容量。倍率循环中，即使在 4A·g–1 的电流密度下，可逆比容量仍高
达 700mA·h·g–1，远优于 Fe 2 O 3 的性能。结构对转化型储锂材料的可逆性有着
至关重要的影响。在充放电过程中，活性颗粒反复体积胀缩、发生组分偏析现象，

导致颗粒接触性变差，转化效率降低。通过将纳米化的活性材料分散包覆在导电
框架内部（碳、高分子聚合物和 Mxene）等可大幅度地提高材料的比容量和循环
稳定性。氧化物之间的复合也可在一定程度上提高循环稳定性。
总体而言，转化反应型储锂负极普遍存在氧化还原电压高的问题，组装成全

电池后工作电压低，不能很好地与目前市场上的电子产品匹配。随着技术的进步，
金属锂负极的制备技术将会越来越成熟，高能量密度锂离子电池（LIB）的应用
将为社会的进步作出更多的贡献。LIB 的应用在一定程度上为能源危机和环境问

题提供了解决方案。开发高能量密度、低成本的负极材料对提高电池整体性能有
至关重要的作用。石墨 /Li 4 Ti 5 O 12 的比容量较低，越来越难以满足高端 LIB 的需求。
硅碳负极的实际容量高于传统负极的容量，充放电电压平台与传统石墨负极电压

平台接近，与当前的电池体系匹配良好，被认为是下一代 LIB 潜在的高容量负极
材料，待其循环稳定性提高和成本降低后，有望在不久的将来得到较大规模应用。
新型负极材料的研制，有望获得更高比能量的 LIB，为人类社会的进步作出应有

的贡献。寻找易操作、成本低的材料制备工艺，对推动 LIB 的发展和应用具有至
关重要的作用。

第六节 锂离子动力电池智能制造系统及工艺

一、背景和形势

（一）世界工业转型背景

世界工业发展已历经三次工业革命，第一次工业革命促进人类社会进入蒸汽
时代，第二次工业革命促进人类社会进入电气时代，第三次工业革命将人类社会
带入信息时代，每次工业革命都促进了生产力的大幅提升，对人类社会文明的进

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