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文檔簡介

稀土鋰電池調研報告主要內容1、稀土鋰電池原理2、稀土鋰電池與傳統電池性能比較3、國內外有關稀土鋰電池的專利申請4、稀土鋰電池研發強力單位(TOP10)5、稀土鋰電池生產強力單位(TOP10)稀土鋰電池原理傳統鋰電池鋰是一類由鋰金屬或鋰合金為負極材料、使用非水電解質溶液的電池。但由于鋰金屬的化學性質活潑,使其加工、保存、使用時對環境要求嚴格。因此其應用用受到極大限制。后來,日本索尼公司發明了以炭材料為負極,以含鋰的化合物作正極的鋰電池,在充放電過程中,沒有金屬鋰,只有鋰離子,因此稱為鋰離子電池,簡稱鋰電池。Li++6C+e

LiC6

LiMO2

MO2+Li++e鋰電池的發展主要是由于正極材料的更新。正極材料由最初的金屬鋰到LiCoO2,而現在最有可能替代LiCoO2的LiMn2O4。然而當前最具有發展潛力的是稀土鋰電池。所謂稀土鋰電池就是在原鋰電池正極材料中參雜稀土元素,如參雜在LiCoO2中可以形成LiCoReO2化合物。參雜的稀土元素不改變原材料的晶體結構,只改變其晶格常數C。由于稀土原子半徑較大,會使C增加,即意味著層間距變大,那么也就具有更快的Li+嵌入和遷出能力,更優異的充放電穩定性。另外,稀土的加入,會使結晶更完整,顆粒更均勻。Li+遷出后,夾層之間的靜電斥力增加,因此提高O-Co-O層的極化力有利于層結構的穩定。徐光憲認為陽離子對陰離子的極化能力和電荷的平方成正比,半徑成反比。因此選擇電荷高、離子半徑小、極化能力強的離子能提高正極材料的電化學性能。鋰電池性能優點:1、比能量高,開發潛力大。具有高儲存能量密度,目前已達到460-600Wh/kg。2、使用壽命長,平均壽命可達到6年以上。3、自放電率很低。目前一般可做到1%/月以下,不到鎳氫電池的1/20。4、綠色環保。不產生任何鉛、汞、鎘等有毒有害重金屬元素和物質。5、工作溫度范圍寬,可以在-20℃-60℃的環境下使用。6、額定電壓高(單體工作電壓為3.7V),約等于3只鎳鎘充電電池的串聯電壓。7、無記憶效應。記憶效應是電池電未用完充電時容量下降。傳統電池記憶效應很嚴重。稀土鋰電池相對于一般鋰電池又具有如下優點:由于稀土元素的加入,充電穩定性提高。同時保證了材料的結構穩定性,改善和提高了循環性能。稀土元素在擴充了鋰離子遷移的三維通道,有效提高了材料的電化學循環可逆性,延長了電池壽命。國外近三十年來公開發表專利的數量變化:近三十年來,中國公開發表專利總共有七項,到目前為止有效專利只有三項。在這期間,國外發表的有關稀土鋰電池的專利有101項,其中美國有40項,日本有55項,世界專利有5項。從上表可以看出,各個國家都在加強對稀土鋰電池的研究。中國雖然在進步,但和日本與美國仍有很大差距;很多主要專利被日本和美國壟斷。稀土鋰電池研發強力單位各單位申請專利數量的對比6、TECHNOLOGY7、HITACHILTD8、SamsungSdiCoLtd9、AutomotiveTechnologiesInternationalInc10、MatsushitaElectricIndustrialCoLtd全球稀土鋰電池生產強力公司:日本:三洋電機索尼公司松下公司韓國:三星SDI公司LG化學公司

澳大利亞:A123systems公司中國:

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