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    介紹鋰離子電池的種類及優缺點

    鉅大LARGE  |  點擊量:1222次  |  2020年11月08日  

    鋰離子電池又分為鋰一次電池(又稱鋰原電池)與鋰二次電池(鋰充電電池),與1912年由GilbertN.Lewis第一次提出,將人們的視線引向了生動金屬電池上。在鋰二次電池的基礎上,又開展起來鋰離子電池。大致開展歷程如圖1。


    Li-MnO2電池(鋰一次電池)Li-MnO2電池是鋰離子電池中運用較多的一種有機電解質電池,一般做成鈕扣型或圓柱形,開路電壓為3.5V,負荷電壓為2.8V,比能量可達200W·h/kg和500W·h/L,常溫下電池貯存壽數超過10年,且貯存和放電過程中無氣體放出,安全性能好。


    (-)Li∣LiClO4,PC+DMG∣MnO2(+)


    負極反響:Li-e-→Li+


    正極反響:MnO2+Li++e-→MnOOLi


    電池反響:Li+MnO2→MnOOLi


    依照上述反響,Li-MnO2放電時負極鋰生成Li+進入電解質溶液,正極二氧化錳得電子還原成三價錳,一起,鋰離子進入二氧化錳晶格中構成MnO2(Li),即MnOOLi。這類電池首要用于低倍率放電。其能量比約為鉛酸蓄電池的5到7倍。電池貯存和放電過程中無氣體放出,自放電小,不會因活性物質分解引起電池內壓增大。中小容量的電池適合于小型電子計算機、照相機及小型通訊機的電源,大容量的電池適合于要求電池比能量高、運用時刻長的場合,因此可作為特種范疇的理想電源。


    Li-SOCl2電池(鋰一次電池)


    Li-SOCl2電池是一種研究較為成熟的有機電解質電池。其開路電壓高達3.6~3.7V,且電壓平穩、負荷電壓精度高,一起還有較高的比能量。表1中給出一些常用小型電池系列活性物質本錢比較,能夠看出,Li-SOCl2電池是常用電池中本錢最低的。


    Li-SOCl2電池的電化學表達式為:(-)Li∣LiAlCl4-SOCl2∣C(+)


    電解液是LiAlCl4的SOCl2溶液。SOCl2即是電解質的溶劑,又是正極活性物質。電池反響:


    4Li+2SOCl2→4LiCl+S+SO2


    放電產品二氧化硫部分溶于SOCl2中,硫單質大量分出,沉積在正極炭黑中,LiCl是不容物。


    這種電池的負極鋰與SOCl2接觸時會發作如下反響


    :8Li+3SOCl2→6LiCl+Li2S2O4+S2Cl2


    因為產品LiCl構成細密的保護膜阻止了反響的進行,又因為它還是固體電解質膜,答應離子通過,所以不妨礙鋰電極的正常陽極溶解。


    但是SOCl2電池存在兩個突出問題,即電壓滯后和安全問題。電壓滯后是因為LiCl的發作,它以薄膜的方式覆蓋在鋰陽極外表,雖然能夠防止電池自放電,但導致了電壓滯后。別的,貯存時刻越長,貯存溫度越高,膜就會越厚,滯后現象越顯著。


    當SOCl2電池短路時,會引發Li和S的熱反響:


    2Li+S→Li2S


    Li2S在145度下又可與SOCl2發作劇烈反響,導致爆炸。


    還有一種爆炸的原因是在正極上沉積的鋰構成枝晶,造成短路。Li與S反響,或許SO2也能夠在負極發作反響,最終生成Cl2O這種非常不穩定的爆炸性物質。


    鋰離子電池的優缺點:


    長處


    1.能量比較高。具有高貯存能量密度,已達到460-600Wh/kg,是鉛酸電池的約6-7倍;


    2.運用壽數長,運用壽數可達到6年以上,磷酸亞鐵鋰為正極的電池1C(100%DOD)充放電,有能夠運用10,000次的記載;


    3.額定電壓高(單體作業電壓為3.7V或3.2V),約等于3只鎳鎘或鎳氫充電電池的串聯電壓,便于組成電池電源組;鋰離子電池能夠通過一種新型的鋰離子電池調壓器的技術,將電壓調至3.0V,以適合小電器的運用;


    4.具有高功率承受力,其中電動汽車用的磷酸亞鐵鋰鋰離子電池能夠達到15-30C充放電的才能,便于高強度的發動加快;


    5.自放電率很低,這是該電池最突出的優越性之一,一般可做到1%/月以下,不到鎳氫電池的1/20;


    6.重量輕,相同體積下重量約為鉛酸產品的1/6-1/5;


    7.高低溫適應性強,能夠在-20℃--60℃的環境下運用,通過工藝上的處理,能夠在-45℃環境下運用;


    8.綠色環保,不管出產、運用和作廢,都不含有、也不發作任何鉛、汞、鎘等有毒有害重金屬元素和物質。


    9.出產根本不用耗水,對缺水的我國來說,非常有利。比能量指的是單位重量或單位體積的能量。比能量用Wh/kg或Wh/L來表明。Wh是能量的單位,W是瓦、h是小時;kg是千克(重量單位),L是升(體積單位)。


    缺點


    1.鋰原電池均存在安全性差,有發作爆炸的風險。


    2.鈷酸鋰的鋰離子電池不能大電流放電,價格昂貴,安全性較差。


    3.鋰離子電池均需保護線路,防止電池被過充過放電。


    4.出產要求條件高,本錢高。


    5.運用條件有約束,高低溫運用風險大。


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