能耐极寒和酷热的新型锂离子电池开发成功
能耐极寒和酷热的新型锂离子电池开发成功，美国加州大学圣地亚哥分校工程师开发了一种锂离子电池，该电池在极寒和酷热的温度下表现良好，能耐极寒和酷热的新型锂离子电池开发成功。
近期，加州大学圣地亚哥分校(UCSD)的工程师们开发出了一种新型锂离子电池，据称这种电池在极冷和高温下都能表现良好，同时仍能储存大量能量。
根据研究人员的说法，这一“壮举”是通过开发一种新型电解质实现的。这种电解质不仅可以在较宽的温度范围内坚挺耐用，而且可以与高能阳极和阴极兼容。上述研究成果已于近期发表在了《美国国家科学院院刊》(PNAS)上。
UCSD雅各布斯工程学院纳米工程学教授、该研究的资深作者Zheng Chen表示，基于这项技术开发的车用电池，即使在寒冷气候下也能让电动汽车行驶更远。此外，它们还可以减少对冷却系统的需求，以防止车辆的电池组在炎热气候下过热。
Chen 解释说：“高温对于汽车电池来说是一个重大挑战。在电动汽车中，电池组通常位于底盘，更靠近炎热的道路。此外，电池在运行过程中会因电流通过而升温。如果电池不能承受这种高温，它们的性能将迅速下降”。
在测试中，该电池在-40°C和50°C下分别保留了和的能量容量。在这些温度下，它们还分别具有和的高库伦效率，这意味着电池在停止工作之前可以进行更多的充放电循环。
上述优异的性能都要归功于Chen和同事们开发的独特电解质。它由二丁醚与锂盐混合而成的液体溶液制成。二丁醚的一个特点是其分子与锂离子的结合较弱。换句话说，当电池运行时，电解质分子很容易释放锂离子。
研究人员在之前的一项研究中发现，这种微弱的分子相互作用可以提高电池在零下温度下的性能。另外，二丁醚很容易吸收热量，因为它在高温下保持液态(沸点为141°C)。
附加优势
此外，这种电解质的另一个特别之处在于它与锂硫电池兼容，锂硫电池是一种可充电电池，其阳极由锂金属制成，阴极由硫制成。锂硫电池是下一代电池技术的重要组成部分，因为它拥有更高的能量密度和更低的成本。
据了解，锂硫电池每公斤存储的能量是当今锂离子电池的两倍，这可以使电动汽车的续航里程增加一倍，而不会增加电池组的重量。此外，与传统锂离子电池阴极中使用的钴相比，硫的储量更为丰富。
但锂硫电池也存在问题。阴极和阳极都是超活性的。硫阴极非常活泼，在电池运行过程中会溶解；在高温下，这个问题会变得更严重。锂金属阳极容易长出枝晶，会导致电池短路，甚至有起火风险。因此，锂硫电池最多只能循环使用几十次。
“如果你想要一个高能量密度的电池，你通常需要使用非常苛刻、复杂的化学物质，”Chen说，“高能量意味着更多的反应发生，这意味着更少的稳定性，更多的降解。制造一种稳定的高能电池本身就是一项艰巨的任务，试图在更大的温度范围内做到这一点更具挑战性。”
UCSD研究团队开发的二丁醚电解质可以防止这些问题。即使在极端温度下，他们测试的电池也比典型的锂硫电池有更长的循环寿命。Chen说，“我们的电解液有助于改善阴极侧和阳极侧，同时提供高导电性和稳定性”。
美国加州大学圣地亚哥分校工程师开发了一种锂离子电池，该电池在极寒和酷热的温度下表现良好，同时还能储存大量电能。本周发表在《美国国家科学院院刊》上的一篇论文描述了这种耐温度变化的电池。
加州大学圣地亚哥分校雅各布斯工程学院纳米工程教授、该研究的资深作者陈政说，这种电池可让寒冷气候下的电动汽车一次充电就能行驶更远；还可减少对冷却系统的.需求，以防止车辆的电池组在炎热气候下过热。
研究人员在冰点以下温度测试电池。图片来源：David Baillot/加州大学圣地亚哥分校
在测试中，概念验证电池在-40℃和50℃下分别保留了和的电能容量。在这些温度下，它们还分别具有和的高库仑效率，这意味着电池在停止工作之前可进行更多的充电和放电循环。
研究人员此次开发了一种更好的电解质，这种电解质既耐寒又耐热，而且与高能阳极和阴极兼容。电解质由二丁醚与锂盐混合而成的溶液制成。二丁基醚的一个特点是其分子与锂离子的结合较弱，当电池运行时，电解质分子很容易释放锂离子。
这种电解质的另一个特别之处在于它与锂硫电池兼容。锂硫电池是下一代电池技术的重要组成部分，因为它们有望实现更高的能量密度和更低的成本。但锂硫电池的阴极和阳极都具有超强反应性。在高温下，锂金属阳极容易形成称为枝晶的针状结构，可刺穿电池的某些部分，导致电池短路。结果，锂硫电池只能持续数十次循环。
二丁基醚电解质可防止这些问题，即使在高温和低温下也是如此。他们测试的电池比典型的锂硫电池具有更长的循环寿命。研究团队还通过将硫阴极接枝到聚合物上来设计更稳定的硫阴极。这可以防止更多的硫溶解到电解液中。
团队表示，下一步研究工作将包括扩大电池化学成分、优化电池以使其在更高的温度下工作以及进一步延长循环寿命。
一种新型锂离子电池既可以在零下 40°C 的低温下工作，也可以在 50°C 的高温下工作。这种新型电池阴极使用硫制作，电池可以储存更多的能量。这是来自加州大学圣地亚哥分校（UCSD）的一项新研究。
这种电池可以增加电动汽车在寒冷温度下的行驶里程。此外，它们还可以用于卫星、航天器、高空无人机和潜艇。UCSD 纳米工程教授陈政（Zheng Chen）表示：通过大幅扩展锂电池的可操作窗口，我们可以为电动汽车之外的应用提供更强大的电化学物质。
目前来看，电池用石墨阳极和锂金属氧化物阴极，这种组合不能很好地处理极端温度。高温会加剧电池内部本已高度活跃的化学环境，引发分解电解质和其他电池材料的副反应，导致不可逆转的损害。与此同时，低温会使液体电解质变稠，所以锂离子在其中缓慢移动，导致电能损耗和充电缓慢。
对电池进行绝缘或从内部加热的方法有助于解决低温问题。研究人员之前还对电解质进行设计以扩大电池温度范围，但这可以提高低温或高温下的性能，而不是同时提高性能。
陈政教授团队的研究《Solvent selection criteria for temperature-resilient lithium–sulfur batteries》刊登在了 7 月 5 日的《美国国家科学院院刊》（PNAS）上，他们表示新型耐极端温度电池的核心是找到一种新电解质。
他们通过将锂盐溶解在二丁醚溶剂中来制造电解质。与现有的用于电池的碳酸乙烯溶剂不同，新材料在零下 100°C 的温度下不会结冰，也不容易蒸发。此外，其溶剂分子与锂离子结合较弱，所以锂离子在其中移动更自由，即使在冰点温度下。
UCSD 团队通过将硫附着在塑料基材上来解决硫阴极降解问题。同时，新的电解质允许锂离子的均匀传输，因此它们没有机会粘在一起并形成枝晶。
在团队测试中，原型电池持续了 200 次循环，并在 -40°C 下还能保持超过 87% 的原始容量。在 50°C 时，电池的容量增加了 15%，陈政教授表示，因为更高的温度会增加电荷转移和锂离子通过电解质并扩散到电极上，因而推动了电池容量和能量极限 。
该研究的第一作者、UCSD 纳米工程博士后研究员 Guorui Cai 准备了一个电池袋电池（battery pouch cell），用于在低于冰点的温度下进行测试。
这种电解质的另一个特别之处在于它与锂硫电池兼容，锂硫电池是一种可充电电池，其阳极由锂金属制成，阴极由硫制成。锂硫电池是下一代电池技术的重要组成部分，因为这种电池具有更高的能量密度和更低的成本。
它们每公斤存储的能量是当今锂离子电池的两倍——这可以使电动汽车的续航里程增加一倍，而不会增加电池组的重量。此外，与传统锂离子电池阴极中使用的钴相比，硫的来源更丰富且问题更少。
但锂硫电池存在另一些问题——其阴极和阳极都过于活跃。硫正极非常活泼，以至于它们在电池运行期间会溶解。这个问题在高温下会变得更糟。锂金属阳极容易形成称为枝晶的针状结构，可以刺穿电池的某些部分，导致电池短路。因此，锂硫电池只能持续数十次循环。
「如果你想要一个能量密度高的电池，你通常需要使用非常精确、复杂的化学物质，」陈政说道。「高能量意味着更多的反应正在发生，这意味着稳定性更低，降解更多。制造稳定的高能电池本身就是一项艰巨的任务——试图在很宽的温度范围内做到这一点更具挑战性。」
UCSD 研究小组开发的二丁醚电解质可以防止这些问题，即使在高温和低温下也是如此。他们测试的电池比典型的锂硫电池具有更长的循环寿命。「我们的电解质有助于改善阴极和阳极侧，同时提供高导电性和界面稳定性，」陈政介绍说。
该团队还通过将硫阴极接枝到聚合物上来设计更稳定的硫阴极。这可以防止更多的硫溶解到电解液中。
接下来的步骤包括扩大电池化学成分，优化它以在更高的温度下工作，并进一步延长循环寿命。
UCSD 纳米工程教授陈政。
容量的增加不一定是一件好事，因为这同时也会使电池负担过重。为了解决这个问题，研究人员必须进一步改进电池的化学成分，以便它能够维持更多的充电周期。他们还计划通过更多的细胞工程来提高能量密度。目前，新电池的密度仅比今天的锂离子电池略高一点，与锂硫理论上的承诺相差无几。「我们至少可以将能量密度提高 50%，」陈政表示。「这就是希望，这就是承诺。」
锂硫电池是锂电池的一种，具有价格低廉、环境友好等特点。那么锂硫电池的工作原理是什么？ 1、 锂硫电池正极为硫或含硫材料，负极为锂。平均电压，理论上锂硫体系（Li-S）具有1672mAh/g的比容量，2600Wh/kg的能量密度，是传统商业化以LiCo02为正极的锂离子电池（理论比容量，能量密度360Wh/kg）7倍左右。相比普通锂离子电池，锂硫电池的放电本质不是简单的锂离子脱嵌，而是伴随着大量中间产物的氧化还原过程。 2、 锂硫放电电池放电过程中，单质硫从环状S8开环与Li反应，由长链Li2S8向短链Li2S转化的过程中伴随着两个明显的放电平台，高电势放电平台为，该过程可认为大量S8向S42-转化，而低电势放电则为，此过程为大量S42-转化为S22-与S2-。另一方面，不同的转化程度也对应着不同的电容量。放电反应方程如下。 3、 正极：S8+16Li+e-→8Li2S。 4、 负极：Li→Li++e-。 5、 总反应：2Li+nS→Li2Sn→Li2S。 6、 普通锂离子电池是单电子脱嵌，锂硫电池是8电子氧化还原，因而有7-8倍的理论容量和能量密度。与传统锂离子电池相似，锂硫电池由正极，负极，隔膜，电解质和隔膜组成。因此锂硫电池被认为是目前最有希望替代传统锂离子电池，成为新一代的储能设备的新能源。 以上的就是关于锂硫电池的工作原理是什么的内容介绍了。
锂元素在我们生活中有着广泛的应用，其中最常见的就是我们日常都离不开的手机、电脑上所用的锂电池。因此，我们耳边经常会听到锂电池、锂离子电池、锂金属电池等概念。它们是同样的东西吗，不是的话，它们之间又是什么关系呢？ 首先，锂离子电池和锂金属电池都是锂电池的一种。锂离子电池呢，顾名思义，主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作，充放电过程中，Li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌，同时伴随着与锂离子等当量电子的嵌入和脱嵌，一般采用石墨作为负极（第1代），现在也有硅碳负极（第2代）。而且锂离子电池一直都是可充电电池（二次电池）。 锂是元素周期表中最轻最具负电性的金属，是负极的最佳选择。锂金属电池，就是采用了金属锂作为负极的电池。但实际上锂金属电池的充放电过程也伴随着Li+在电解液中的迁移，所以严格意义上讲，锂金属电池是一种特殊的锂离子电池。但是，在科技论文中形成了约定俗成的习惯，提到锂离子电池时一般指非锂金属的锂离子电池；锂金属电池就是指采用锂金属作为电极的电池。 如此定义，二者区别便很明确：在锂离子电池中，锂元素只以+1价的Li+形式存在，在充放电过程中不发生电子得失，不会由Li+变成单质锂；而在锂金属电池中，锂元素在充放电过程中会发生相应的价态变化。 锂金属电池在1912年首次提出时确实是一次电池（即不可充电电池），而且锂金属具有很强的反应活性，所以后续逐渐销声匿迹，被锂离子电池取代。但经过一个世纪的发展，现在的技术已经可以很好地实现锂金属在充放电过程中的溶解和沉积，所以现在科研论文中报道的锂金属电池绝大多数为二次电池，即可充电电池，如现在比较热门的锂硫电池就是采用的锂金属。 再澄清一点记忆电池和锂离子电池的关系，它们不是同一种电池，电池记忆效应是指，电池好像记忆用户日常的充放电幅度和模式，日久很难改变这种模式，不能再做大幅度充电或放电。这是因为之前电池采用的是镍镉电池，而传统工艺中负极为烧结式，镉晶粒较粗，如果镍镉电池在它们被完全放电之前就重新充电，镉晶粒容易聚集成块而使电池放电时形成次级放电平台，电池会储存这一放电平台并在下次循环中将其作为放电的终点。但锂离子电池不存在这种效应的，大家放心使用就好。
锂离子电池是以含锂的化合物作正极，在充放电过程中，通过锂离子在电池正负极之间的往返脱出和嵌入实现充放电的一种二次电池。锂离子电池内部主要由正极、负极、电解质及隔膜组成。
电池的优势主要为以下几点：
1、额定电压高，单体电压高。
镍镉或镍氢充电电池等电池相比，额定电压高，有更好的适用性。
2、能量密度高
锂电池具有高储存能量密度，已达到460-600Wh/kg，是铅酸电池的约6-7倍。运用在电动车等动力领域的话，可以很直观的实现用更小的体积实现更高的能量储存，能够让电动车等变得更轻便和耐用。
3、循环寿命长
我们用循环次数来评判锂电池的使用寿命，锂电池的循环次数高，几乎都可达到大约5、6年的使用寿命，如果保护得当，时间会更长。
4、自放电率低
自放电也是衡量电池性能的重要参数之一，指的是电池在开路状态时，其存储的电量自发被消耗的现象称为电池的自放电，又称电池的荷电保持能力，即在一定环境条件下，电池储存电量的保持能力。
一般情况下，锂离子电池的自放电率非常低，在室温下充满电的磷酸铁锂电池月自放量大约为2%，大大低于镍氢电池的25%。
当然，锂电池也有较为明显的劣势：
1、不耐受过充、过放
过放电时，电极脱嵌过多锂离子，可导致晶格坍塌。过充电时，过量嵌入的锂离子后续将无法再释放。两者都会导致锂电池的使用寿命缩短。
2、安全性较差
由于锂电池中使用的特殊化学材料性质，锂电池要比铅酸电池的安全性要差。如果遇到过充过放、大力碰撞、高温暴晒、过超大电流等情况可能会出现锂电池的损坏甚至爆炸起火。
锂电池的优略势大致陈列完了，其实在对锂电池以及其配件的不断研究和升级下，锂电池使用的劣势很多时候是我们可以去控制的，使用锂电池管理系统，就可以很好地防止锂电池的过放过充过温等情况的发生，锂电池的日常使用也会更让人放心了。
锂电池的优缺点
锂电池的优缺点，电池在我们生活中是比较常见的，一般在电动车上锂电池和蓄电池比较多，对于电池大家可能不是特别了解，电池有很多的类别？下面就一起来看看锂电池的优缺点有什么。
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/L
3、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。
4、充电电池定义
充电电池又称：蓄电池、二次电池，是可以反复充电使用的电池。常见的有：铅酸电池（用于汽车时，俗称“电瓶”、、镉镍电池、氢镍电池、锂离子电池。
5、电池的额定容量
电池的额定容量指在一定放电条件下，电池放电至截止电压时放出的电量。IEC标准规定镍镉和镍氢电池在20±5℃环境下，以0、1C充电16小时后以0、2C放电至1、0V时所放出的电量为电池的额定容量。单位有Ah,mAh
一、优点
1、低碳环境保护，无论是制造、应用还是销毁，都不含或不会含有所有有害的重金属元素和铅、汞、镉和其他化学物质。
2、锂离子的使用期较长。使用正级磷酸铁锂电池的电池已超过六年。带正电极的充电电池充电，放电时使用1光盘，有1000个应用记录。
3、锂电高压服务平台：单个充电电池的平均电压等于或等于三个镍镉或镍氢充电电池的串联电压。
4、纯电动汽车用磷酸锂电池的充电容量为1530c，有利于高韧性起动和加速。
5、锂的比能较高。高储能技术的相对密度为460～600wh/kg，是铅酸蓄电池的6～7倍。
6、锂离子电池的净重比铅酸电池轻，锂离子电池的净重约为同体积的1/5或6。
7、锂电池寿命低，无召回效应;
8、锂电池对高温和超低温具有很强的适应性。可应用于-2060c自然环境，加工后可应用于-45c自然环境。
二、缺点
1、锂钴数据在大电流下不能充放电，安全系数较差。
2、锂离子电池的安全系数较差，存在爆炸危险。
3、高生产和制造条例和增加成本。
4、所有锂离子电器必须维护电源电路，以防止过度充放电。
锂电池的优缺点其实有两个地方，一个是重量轻，正常情况下，一辆电动车和自行车48V12A的锂电池实际上和铅酸电池相比的话，它的重量要轻很多，甚至相差十几公斤，这可不是一般的数据呀，那么一组60V20A电瓶相差可能在20公斤左右，那么它在体重上就明显得到了观众的青睐。
第二个优点就是它的寿命了，它的寿命还是比较长的'，就跟铅酸电池相比的话，其实铅酸电池的寿命是比较短的，差不多在一年半左右，但是锂电池的寿命可以到3年左右，而且锂电池的质保期也是比铅酸电池要长的！
说完优点，咱们来说一下它的缺点，其实一个东西不可能是完美无缺的，它有优点就会有缺点，它的缺点就是一个容易自燃，特别是大功率的锂电池，它的安全隐患其实是非常高的，再一个就是出现故障的时候，它的保护板也不可能将所有的东西保护到！
第二个就是价格比较高，它可能是铅酸电池的两到四倍，毕竟比铅酸电池好太多，那么价格上当然也是要高上许多，不过这个价格也是很多人都能接受的，所以很多人都没有在意这个问题，第三点就是它无法以旧换新。
但是铅酸电池就可以以旧换新了，这一点还是比较鸡肋的，所以对于广大用户来说，他们更加喜欢锂电池，但是总是对它产生很多误解，其实要说它的优点也是非常多的，对于锂电池未来的趋势我其实还是相当看好的
钴酸锂材料作为第一代商品化的锂离子电池正极材料，还有许多不可取代的优势：材料的加工性能很好，密度高，比容量相对较高，材料的结构稳定，循环性能好，材料的电压平台较高且比较稳定，是目前最成熟，也是唯一商业化的正极材料，在短时间内，特别是在通讯电池领域还有不可取代的优势。但是其存在的价格昂贵、容量几乎发挥到了极限、资源紧缺、安全性差等缺陷使得其必然在最近的5到10年内遭受被取代命运。现在取代钴酸锂材料有两个方向，一是在动力电池领域，锰酸锂和磷铁酸锂是最有希望的材料，二是在通讯电池领域，镍钴锂和镍钴锰锂三元材料是最有希望代替钴酸锂的正极材料。 锰酸锂材料是除钴酸锂外研究最早的正极材料，通过多年的研究，材料的性能得到较大的改善。其较高的安全性，低廉的价格，使其在动力电池领域有广阔的应用前景；但是其较低的比容量，较差的循环性能，特别是高温循环性能使得其应用受到了较大的限制，虽然通过最近几年的研究，循环性能得到一定的改善，但是高温循环性能还没有得到较好的解决，推迟了其大规模商业化的步伐。 磷铁酸锂材料是最近两年才快速发展起来的正极材料，其低廉的价格，较高的安全性能，较好的结构稳定性，优越的循环性能使得其作为动力电池和备用电源领域有广阔的应用前景，大有取代锰酸锂之趋势。但是其也存在一些难易解决的问题，特别振实密度低，体积比容量低，电导率低，低温放电性能差，倍率放电差等问题需要继续研究和改进。 近年来世界范围内大量研究已经使其取得的较大的发展和进步，使其产业化的阻碍已经得到较大的缓解，材料的电导率研究取得了较大的进步，振实密度和体积比容量低对动力电池来说，也许不是问题，现在问题的重点集中在低温性能和倍率放电方面。如果在最近的一两年内，材料的低温和倍率性能取得突破的话，磷铁酸锂的产业化指日可待。 从最近的测试看这个问题基本得到了很好的解决，现在唯一的问题是密度低。在小型通讯电池领域，最有可能代替钴酸锂的是镍钴酸锂和镍钴锰酸三元材料，目前市场上还没有大量出现此类材料，但是随着电子领域的快速发展，其对电池容量的要求也越来越高，必然推动高容量的镍钴类材料和镍钴锰三元材料的发展。 镍钴酸锂材料是一种容量比较高的材料，其比容量比钴酸锂高出30%以上，而且和钴酸锂有相同的上下限电压，比较容易规模化利用，价格相对便宜。当然材料也存在一些缺点，材料的合成相对困难，材料的密度相对较低，材料的电压平台较低，充放电效率较低，和电解液相容性和安全性差等缺陷，还有待解决，但是随着研究的深入，产业化会在最近两年内得到迅速发展。 镍钴锰三元材料是另一种高容量的正极材料，比容量可以达到180mAh/g以上，是非常有前途的正极材料。此材料不仅有比容量高的优势，而且安全性也相对较好，价格相对较低，与电解液的相容性好，循环性能优异，是最有可能在小型通讯和小型动力领域同时应用的电池正极材料，甚至有在大型动力领域应用的可能。但是材料也有自身的缺点，第一就是合成困难、合成条件苛刻、合成材料的稳定性差，第二是材料的电压平台相对较低，只有左右，第三是材料的密度和钴酸锂相比，相对较低，第四是材料的充电电压较高，达到了左右，与钴酸锂有较大的差别。但是此材料的高容量和高安全性是其他材料无法比拟的，必将最近的几年内推向市场。因此，从目前的情况看，如果钴酸锂材料不寻求突破，其在未来的几年内，必被其他正极材料所代替。但是这是在钴酸锂材料的容量和安全性能没有突破的前提下的结论，如果钴酸锂材料在容量和安全性上有所突破的话，其商业寿命可能会走的更远。现在钴酸锂在安全性和提高容量上正在寻找出路，也许通过包覆，会改善材料的表观结构，可以提高电池的安全性和容量，但是进展很不明朗。 现在的趋势可以做如下的判断：在通讯电池领域，最近的3年内，钴酸锂仍然是离子电池的主角，在以后5年内，可能是钴酸锂和镍钴锰三元材料共存的时代，5年后，可能是镍钴锰三元材料的时代。 在动力电池领域，由于钴酸锂的安全问题和高昂的价格，使其一直在动力电池门外徘徊，始终没有完全进入动力电池领域。现在的情况是钴酸锂和锰酸锂小批量配合使用，但是由于其固有的缺陷，使得其始终没有大批量的进行商业化运作，产品只是在小批量试生产阶段，目前大规模的商业化运作还有一些难以克服的困难。在动力电池领域磷酸基正极材料依其超长的循环寿命，极好的安全性能，较好的高温性能，极其低廉的价格，而且低温性能和倍率放电已经可以达到钴酸锂的水平等，使其成为最有希望的动力电池材料，其在未来的5年内可能会成镍镉电池的主要替代品，在未来的10年内会成为铅酸电池的有力竞争者，在未来的20年内可能会取代铅酸电池，成为主要的启动电源、UPS电源 和后备电源，成为二次电池的老大。
据外媒报道， 在下一代电池中许多令人兴奋的化学物质中，锂硫电池是一种具有巨大潜力的化学物质，因为它的储能能力是目前锂离子电池的五倍。 澳大利亚的科学家们为这种极具前途的结构提出了一种新的设计，其中包括通过添加糖来解决固有的稳定性问题，据悉，这一举动使实验电池运行的次数超过1000次。
虽然锂硫电池的高容量是科学家们一直在努力开发的一种主流应用，但它们一直受到稳定性问题的阻碍。由于电池的正硫电极在充电过程中膨胀和收缩，它会受到显著的压力并迅速恶化。与此同时，负极被硫化合物污染。
去年，墨尔本莫纳什大学的一个电池研究小组想出了一个解决了这一问题的一半的解决方案。这群科学家们开发了一种特殊的粘合剂，它可以在硫粒子周围创造额外的空间，这意味着它们在充电期间拥有更多的空间安全膨胀。这样做的结果得到一个高容量的锂硫电池，它能循环使用超200次。
现在，科学家们把目标对准了等式的另一边，即负的锂电极，其被硫“窒息”。这一突破源于1988年的一项研究，该研究表明，一些糖基物质可以阻止地质沉积物的降解从而促进硫化物之间的强键。
科学家们的目标是将这种方法应用到锂-硫电池上以防止硫链（被称为多硫化物）从正极释放出来，这些硫链往往会在负极上移动并形成苔藓。研究小组在电极的网状结构中引入了一种糖基添加剂以作为粘结剂从而形成网状微结构，该结构可以帮助调节讨厌的多硫化物的行为。携带糖添加剂的实验电池显示，容量约为700 mAh/g，可维持1000次循环。
这项研究的论文第一作者、博士生Yingyi Huang说道，“这样每次充电都能持续更长时间，延长电池的寿命。而且制造电池不需要奇异的、有毒的、昂贵的材料。”
在锂硫电池应用于智能手机和电动 汽车 之前仍有一些问题需要解决。研究人员则表示，他们的技术有潜力存储2到5倍于现在的锂电池的能量，并且通过这项新的研究，相信他们已经向现实世界的应用迈出了关键的一步。
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全球锂资源约1276万吨，主要分布于花岗岩伟晶型矿床及盐湖中，其中，锂矿石中锂的储量仅为40万吨，约占全球总储量的，而盐湖卤水中，锂资源的占有率为77%以上。锂矿石中锂的储量远远不能满足市场的需求，固体矿源又不断枯竭，因此锂矿资源的开发利用正面临重大转折，探讨从盐湖卤水、低浓度海水、地下水中提取锂成为目前化学、化工、材料等学科的重要研究课题。盐湖卤水提锂工艺简便、成本约为矿石提锂的一半，目前国外从盐湖卤水中提锂的年产能力近2万吨，约占锂盐总产能力的40%。采用卤水或其他含锂液体矿资源取代矿石生产锂盐是世界锂工业的发展趋势。
一、离子筛分材料的发展过程
1850年，Thompon等，最早系统地研究了土壤中Ca2+、Na2+与水中NH+、K+的离子交换现象。其中具有交换性能的物质后来被鉴定为粘土、海绿石沸石分子筛和腐植酸。一般认为，这是离子筛分材料的最初发现。20世纪初，Harms等合成了硅酸铝凝胶作为离子交换材料应用于水的软化。但其选择性筛分性能较差，耐酸性也不好，性能易变。上世纪60年代，Clearfield A等，发现磷酸锆可以结晶，这为离子筛分材料的.发展指明了一个全新的方向。结晶使得这些磷酸锆的多晶结构得以测定，宏观的离子筛分和交换行为能够从微观结构的角度加以解释。到80年代以后，Kenta ，Qi Feng等合成出了结晶石结构的锂锰氧化物LiMn2O4，该物质对锂离子具有特殊的选择吸附性能。
二、我国盐湖卤水的提锂前景
我国盐湖资源相当丰富，集中分布于青海、西藏、新疆和内蒙古四个省区。锂资源储量大，含量高的盐湖卤水多集中在青海省的柴达木盆地，如：台吉乃尔盐湖、一里坪盐湖、察尔汗盐湖和大柴旦盐湖等，都具有极高的开采价值。西藏的扎布耶湖是世界上锂含量超过百万吨级的三大盐湖之一。因此，建立和发展我国的盐湖锂工业不仅可以将资源优势转化为经济优势，而且可以促进和发展我国西部的经济，并为二十一世纪高科技的发展提供理想的材料。
三、从盐湖卤水提取锂的方法
目前，锂资源的开发及利用主要集中在盐湖卤水提锂的方法上。盐湖卤水提锂的方法有蒸发结晶分离法，沉淀法、浮选法、溶剂萃取法和离子交换法等。蒸发结晶分离法大量使用烧碱和纯碱，致使锂盐产品成本较高;沉淀法和溶剂萃取法费时费力;浮选法工艺流程复杂;而离子交换法成本低，工艺简单，应用广泛。因此，研究开发高效、高选择性的新型无机离子吸附剂成为当今分离技术的发展方向。尖晶石结构的锰氧化物，不仅对Li+具有很高的选择性和较大的交换吸附容量，且具有经济、环保的特点，从而成为国内外学者研究的热点。
四、锂离子筛的制备方法
现阶段制备锂离子筛前驱体LiMn2O4的方法主要分为两大类：固相法和液相法。固相合成法主要分为：高温固相法、微波烧结法和固相配位法等。固相法一般操作较为简单，步骤短，便于大规模生产，易于实现工业化，但耗能大，产率低;液相合成法主要包括：溶胶凝胶法、共沉淀和水热法等。液相法一般操作要求高，反应步骤较长，产物粒度均匀、形态规整，晶相较纯。下面选取几种常见的方法分别介绍：
1、高温固相反应法：高温固相反应法是合成锂离子筛前驱体最常用且易操作的一种方法，是将锂和锰的易熔或易分解化合物先按一定的比例混合均匀，再于高温下焙烧一定时间而合成所需化合物。其中，锂源主要有Li2CO3、LiOH·H2O、LiNO3和LiI等;锰源主要包括MnO、Mn2O3、MnO2、MnCO3和Mn(CH3COO)2·4H2O等。高温固相反应法具有操作简便、易于工业化的优点。同时，也存在几点不足：能耗大，生产率低;锂盐的部分挥发，造成原配比不易把握;产物的均匀性差。
2、微波烧结法：微波烧结法是近些年发展起来普遍用于制备陶瓷材料的方法。其主要依据微波直接作用于材料内部后而转化为热能，从材料内部进行加热，进而缩短了反应的时间。微波烧结法可通过调节微波的功率来控制粉末的物相结构，易于工业化，值得关注。但其毕竟属于固相反应，所得粉末的粒度通常只能控制在微米级以上，粉末的形貌稍差。
3、固相配位反应法：此方法也是近些年发展起来的，尤其适于合成金属簇合物和固相配合物的一种方法。首先，在室温或低温下制备固相金属配合物，然后，在一定温度下热分解制得氧化物超细粉末。固相配位反应法保留了传统高温固相反应法操作简便的特点，同时在合成温度、焙烧时间和产物粒度大小及分布等方面又优于它。
4、溶胶凝胶法(Sol-Gel)：也称Pechini合成法，属于液相合成法，是基于某些弱酸能与某些阳离子形成螯合物，而螯合物又可与多羟基醇聚合物形成固体聚合物树脂的原理。由于金属离子可与有机酸发生化学反应而均匀分散在聚合物树脂中，达到原子水平的混合，从而在较低温度下可制得超细氧化物粉末。传统的溶胶凝胶法是采用金属醇盐水解制得溶胶，然后干燥得凝胶。
由于该法成本偏高，工艺复杂，材料工作者相继对其进行了改进，派生出一些新方法，如柠檬酸配合法、甘氨酸配合法、高分子聚合物配合法、多羟基酸配合法等。锂离子筛的制备主要是在不破坏前驱体尖晶石构型的前提下，用合适的脱出剂脱出其中的锂离子，以保证所得锂离子筛对锂离子的记忆性。目前，使用的脱出剂主要是酸性化合物，如盐酸、硝酸以及硫酸等。评价脱出效果的指标主要是锂的脱出率及锰的溶损率。人们希望通过采用优良的脱出剂，使锂的脱出率最大、锰的溶损率最小。因为相对于盐酸，硝酸和硫酸都具有较强的氧化性，某种程度上会加大锰的溶损，所以用合适浓度的盐酸作为脱出剂的居多。然而，同种洗脱剂，浓度不同，洗脱时间不同，洗脱效果也不一样。因此，在制备离子筛的时，需要选择出最佳酸洗转型条件。
五、锂离子筛的检测
制备好的离子筛需对其表面形貌检测即对前驱体酸洗脱锂后产物进行SEM检测，得出扫描结果图像。通过与前驱体结构的扫描图像对比可以检测出，在酸洗脱锂过程中前驱体的结构有没有被破坏，再通过与文献中图片对比,可以检测出产物是否为尖晶石晶体结构, 晶型是否完整。然后再对产物(前驱体)进行XRD检测，得出扫描结果图, 根据扫描结果图,判断产物是否为尖晶石型LiMn2O4，是否有杂质。通过与文献中图谱对比，可以检测出产物是否有缺陷,是否为尖晶石型LiMn2O4，是否有杂质等。
六、结语
目前，对离子筛的研究还停留在试验阶段，如果要实现其工业化，就必须先解决其造粒及锰的溶损问题。同时，必须通过改进合成方法、优化实验条件等手段来提高离子筛的实际吸附量。锰氧化物锂离子筛是一种新型的、高效的、绿色的吸附剂，有着良好的应用前景。所以，锰氧化物锂离子筛吸附法已经成为国际上从盐湖卤水和海水中提锂的重要研究方向。
太阳能充电器的设计摘要：设计了基于LP3947的太阳能充电电路，通过脉宽调制对锂电池充电进行智能控制，从而提高太阳能电池输出功率及锂电池的使用效率，达到延长电池使用寿命和时间的目的。关键词：太阳能；LP3947；锂电池1.引言 太阳能作为一种新型的资源越来越多地被人们关注，它所带来的一系列的产业也逐渐成为目前非常具有开发潜力的产业。太阳能光伏发电是太阳能应用的主要产业之一。在我国太阳能资源极其丰富，陆地每年接受的太阳辐射能相当惊人。如果将这些太阳能充分加以利用，不仅有可能节省大量常规能源，而且可以有效地减少常规能源所带来的环境污染。 目前光伏发电在小型电器电路上的运用也逐渐的成熟，随着人们生活中越来越多的离不开手机、mp3、数码相机等一系列的数码产品，它们的充电问题成为了使用者极其关心的问题之一。设计一个利用光伏充电原理的充电器来为这些数码产品进行充电可以在很多方面解决各种问题。太阳能充电器具有携带方便、外型美观时尚，甚至可以在没有电源的情况下为手机等一系列的数码产品进行充电。2.太阳能电池板种类及工作原理 太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置，目前处于主流的是应用光电效应原理工作的太阳能电池，其基本原料为以半导体.当P-N 结受光照时，样品对光子的本征吸收和非本征吸收都将产生光生载流子，即引起光伏效应，产生一与P-N 结内建电场方向相反的光生电场，其方向由P 区指向N区.此电场使势垒降低，其减小量即为光生电势差，P 端正，N 端负，由此生产的结电流由P 区流向N 区，形成单向导电，发挥出与电池一样的功能。由于太阳电池板输出电压不稳定，故增加了稳压电路，通过稳压电路、充电电路为负载电池充电，同时还可以为内部蓄电池充电以备应急之用;光照条件较差时，太阳电池板输出电压较低，达不到充电电路的工作电压，因此增加了升压、稳压电路，以便为充电电路提供较稳定的工作电压.阴天、夜间等光照条件极差的情况下，可利用系统内部的蓄电池，通过升压电路为后续设备充电。另外，充电器还设计有照明灯，当夜间光线较暗时，通过蓄电池为照明灯供电，可供应急使用。3.充电器设计电池充电原理 锂离子电池在充电或放电过程中若发生过充、过放或过流时，会造成电池的损坏或降低使用寿命，图3为锂电池的充电曲线，共分三个阶段：预充状态、恒流充电和恒压充电阶段。以800 mAh 容量的电池为例，其终止充电电压为。用1/10C（约80 mA）的电池进行恒流预充，当电池端电压达到低压门限V（min）后，以800 mA（充电率为1C）恒流充电，开始时电池电压以较大的斜率升压，当电池电压接近 V 时，改成恒压充电，电流渐降，电压变化不大，到充电电流降为1/10C（约80 mA）时，认为接近充满，可以终止充电。 手机电池充电曲线充电器设计思想 太阳能手机充电控制电路的设计思想，从手机锂离子二次电池的恒流/恒压充电控制出发，同时配有锂离子蓄电池.当在户外无220V 交流电时，采用太阳能对手机锂离子直接充电，同时对锂离子蓄电池充电；当阴雨天天气或夜晚等阳光不足时，采用配置的锂离子蓄电池对手机锂离子充电，以保证任何情况下不间断.即：系统的设计以太阳能充电为主，在有足够的阳光且蓄电池又有足够供电能力的情况下，系统能够以太阳能充电为主给手机充电，蓄电池给手机补电；在无阳光或阳光弱时，以蓄电池充电为主给手机充电，太阳能为手机补电。充电控制电路设计升压电路设计由于在不同的时间、地点太阳光照强度不同，太阳电池板输出电能不稳定，需加人相应的升压、稳压等控制环节。直流升压就是将电池提供的较低的直流电压提升到需要的电压值。稳压电路设计稳压电路的设计以三端集成稳压器W7800为核心，它属于串联稳压电路，其工作原理与分立元件的串联稳压电源相同。由启动电路、取样电路、比较放大电路、基准环节、调整环节和过流保护环节等组成，此外还有过热和过压保护电路，因此，其稳压性能要优于分立元件的串联型稳压电路。而且三端集成稳压器设置的启动电路，在稳压电源启动后处于正常状态下，启动电路与稳压电源内部其他电路脱离联系，这样输入电压变化不直接影响基准电路和恒流源电路，保持输出电压的稳定。充电电路设计 锂电池以体积小、容量大、重量轻、无记忆效应、无污染、电池循环充放电次数多(寿命长)等优点，广泛地被使用在许多数码产品中。但锂电池对使用条件要求较严格，如充电控制要求精度高，对过充电的承受能力差等。因此，为了保护锂电他，该充电电路包括电池充电控制电路与电池电量检测控制电路两部分。电池充电控制电路，用来控制升压或稳压电路对锉电池进行充电，同时也是锂电池的充电电路。电池电量检测电路，用以检测充电电量的多少，当电池充满电时，充满指示灯亮，逻辑电路控制充电电路断开，停止充电。4结束语 随着现代的科技发展电子产品几乎可以普及,但电子产品的电池却一直困扰这我们。我着次的研究的目的不是让电池的容量增大,而是把太阳能充电器安装在电子产品表面上这样就可以大量增加电池的使用时间。
手机锂电池正确使用方法介绍：一、不要进行超过12小时的超长充电。对于锂电池的“激活”问题，众多的说法是：充电时间一定要超过12小时，反复做三次，以便激活电池。这种“前三次充电要充12小时以上”的说法，明显是从镍电池（如镍镉和镍氢）延续下来的说法，所以这种说法，可以说一开始就是误传。充电最好按照标准时间和标准方法充电，特别是不要进行超过12个小时的超长充电。通常，手机说明书上介绍的充电方法，就是适合该手机的标准充电方法。二、将锂电池置于阴凉处。高充电状态和增加的温度会加快电池容量的下降，如果可能的话，尽量将电池充到40%放置于阴凉地方，这样可以在长时间的保存期内使电池自身的保护电路运作。如果充满电后将电池置于高温下，这样会对电池造成极大的损害。（因此当我们使用固定电源的时候，此时电池处于满充状态，温度一般是在25-30°C之间，这样就会损害电池，引起其容量下降）。不要将电池暴露在高温或严寒下，像三伏天时，不应把手机放在太阳底下，经受烈日的曝晒；或拿到空调房中，放在冷气直吹的地方。三、避免电池电量全部用完后再充电。电池的寿命决定于反复充放电次数，锂电池大约可以连续充放电500次左右，之后电池的性能会大大减弱，应尽量避免把电池内余电全部放完再充电，否则随着充电次数的增加，电池性能会慢慢减弱，电池的待机时间也就很难不下降了。四、使用专用充电器。锂离子电池必须选用专用充电器，否则可能会达不到饱和状态，影响其性能发挥。充电完毕后，应避免放置在充电器上超过12小时以上，长期不用时应使电池和手机分离，最好使用原厂或声誉较好的品牌充电器。
先说现在锂离子电池的应用和优点，然后说你这个项目用的什么正极材料，和其他锂离子电池相比有什么优势。比如现在类似的锂离子电池阻抗是多少我们用新的正极材料阻抗可以降低到多少
怎么延长手机电池的使用寿命？1．锂电池日常使用保护事项由于没有记忆效应，所以锂离子电池可以随时充电，对寿命的影响有限。这里有个电池循环寿命的概念，电池经过N次充放电后，容量下降到70％，N为循环寿命。国标规定寿命不得小于300次，实际容量降到70％电池还是可以用的。而且循环寿命是指全充全放次数，部分充放电可理解为几分之一次寿命。2．充满后继续充电的坏处充满后继续充电对电池伤害很大。电池内保护电路是针对电池安全性的保护，对未达到危险界限的轻微过压、过流、长时间充电引起的过充完全不起作用。满后继续充电，电池内部将产生副反应，活性物质减少，垃圾物质增多，容量下降，内阻增大，严重过充直接破坏电池结构，导致电池报废。最好能养成习惯：白天到单位、晚上到家，开始充电，充满或睡觉前拔掉电源，特别要避免深夜充电(电网电压偏高)。3．电池安全性就目前而言，手机电池主要为LION电池(锂离子电池)，包裹液态锂离子电池LIB、聚合物锂离子电池LPB。首先聚合物电池是安全电池，由于没有坚硬的金属外壳封包，所以即便发生异常情况，都不会爆炸。可能爆炸的是主要是金属封包的液态锂离子电池。一般来说，只要符合国家标准，具有国家生产许可的正规厂家的产品，都不会发生爆炸。理由如下：①符合国家标准的电池，均要求采用双管以上(过压、过流、欠压等)全保护电路及安全电芯。电池电极即便短路也会被保护电路自动断开，输出电压为零，不会爆炸。②即便把保护电路去掉，也就是即便保护电路失效，直接短路电芯，符合国家标准的正规电池，都是铝壳安全电芯，短路、穿刺引起的激烈释气反应导致电池内部压力提高到一定程度，排气阀门打开排气，也就不会爆炸。③就算排气阀也失效了，柔软的铝壳也会因内部压力鼓胀，达到一定程度出现破裂口、发生泻气，也就不会发生爆炸。4．新电池说明新的锂离子电池都是有电的：锂离子电池要求半荷电以上状态运输及存储，电压过低会影响其活性、甚至引起保护电路关闭输出导致无法充电。如果收到的锂离子电池电量很低甚至没电，则说明电池存放时间较长或自放电过大。新电池中的电在工厂用高倍率电流充进，极化严重，电能效果不好，所以锂离子电池的头三次应在手机用到自然关机(关机后勿反复强行开机，可能会引发手机或电池保护，切断输出无法充电)，然后用手机接原配直充或原厂智能座充充电(建议勿用非原厂普通座充)，充满后保持充电大约1-2小时。锂电池和镍电池的充放电特性有非常大的区别，所有正式技术资料都强调过充和过放电会对锂电池、特别是液体 锂离子电池造成巨大的伤害。因而充电最好按照标准时间和标准方法充电，特别是不要进行超过12个小时的超长充电。通常，手机说明书上介绍的充电方法，就是适合该手机的标准充电方法。事实上，浅放浅充对于锂电更有益处，只有在产品的电源模块为锂电做校准时，才有深放深充的必要。所以，使用锂电供电的产品不必拘泥于过程，一切以方便为先，随时充电，不必担心影响寿命另外，少数的比如诺基亚官方在产品说明书上公布要求前三次电池充电12-14小时，确实如官方所说此类充电时可行，不过可以尝试看，新电池充电5小时与12小时无多大差异，并且切记不可养成每次充电超过10小时的情况，对锂电池来说是很大的损害。