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鋰電池有什么種類

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2021年03月12日  

鋰離子電池的種類及優缺點有什么


鋰離子電池的重要種類:


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*次提出,將人們的視線引向了活潑金屬電池上。在鋰二次電池的基礎上,又發展起來鋰離子電池。大致發展歷程如圖1。


Li-MnO2電池(鋰一次電池)Li-MnO2電池是鋰離子電池中應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200Wh/kg和500Wh/L,常溫下電池儲存壽命超過10年,且儲存和放電過程中無氣體放出,安全性能好。


(-)Li∣LiClO4,PC+DMG∣MnO2(+)


負極反應:Li-e-→Li+


正極反應:MnO2+Li++e-→MnOOLi


電池反應:Li+MnO2→MnOOLi


按照上述反應,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,同時,鋰離子進入二氧化錳晶格中形成MnO2(Li),即MnOOLi。這類電池重要用于低倍率放電。其能量比約為鉛酸蓄電池的5到7倍。電池儲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、使用時間長的場合,因此可作為特種領域的理想電源。


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,同時還有較高的比能量。表1中給出一些常用小型電池系列活性物質成本比較,可以看出,Li-SOCl2電池是常用電池中成本*的。


鋰離子電池的種類及其優缺點


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。電池反應:


4Li+2SOCl2→4LiCl+S+SO2


放電產物二氧化硫部分溶于SOCl2中,硫單質大量析出,沉積在正極炭黑中,LiCl是不容物。


這種電池的負極鋰與SOCl2接觸時會發生如下反應


:8Li+3SOCl2→6LiCl+Li2S2O4+S2Cl2


由于產物LiCl形成致密的保護膜阻礙了反應的進行,又由于它還是固體電解質膜,允許離子通過,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的出現,它以薄膜的形式覆蓋在鋰陽極表面,雖然可以防止電池自放電,但導致了電壓滯后。另外,儲存時間越長,儲存溫度越高,膜就會越厚,滯后現象越明顯。


當SOCl2電池短路時,會引發Li和S的熱反應:


2Li+S→Li2S


Li2S在145度下又可與SOCl2發生劇烈反應,導致爆炸。


還有一種爆炸的原因是在正極上沉積的鋰形成枝晶,造成短路。Li與S反應,或者SO2也可以在負極發生反應,*終生成Cl2O這種十分不穩定的爆炸性物質。


鋰離子電池的優缺點:


優點


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


2.使用壽命長,使用壽命可達到6年以上,磷酸亞鐵鋰為正極的電池1C(100%DOD)充放電,有可以使用10,000次的記錄;


3.額定電壓高(單體工作電壓為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;鋰離子電池可以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,以適合小電器的使用;


4.具備高功率承受力,其中電動汽車用的磷酸亞鐵鋰鋰離子電池可以達到15-30C充放電的能力,便于高強度的啟動加速;


5.自放電率很低,這是該電池*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,可以在-20℃--60℃的環境下使用,經過工藝上的處理,可以在-45℃環境下使用;


8.綠色環保,不論生產、使用和報廢,都不含有、也不出現任何鉛、汞、鎘等有毒有害重金屬元素和物質。


9.生產基本不消耗水,對缺水的我國來說,十分有利。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來表示。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,有發生爆炸的危險。


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.生產要求條件高,成本高。


5.使用條件有限制,高低溫使用危險大。


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