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鋰空氣電池和鋰電池二者有什么差別?

鉅大鋰電  |  點(diǎn)擊量:0  |  2023年11月13日  

鋰空氣電池和鋰離子電池有什么差別?目前,鋰離子電池的研究重點(diǎn)重要集中在鋰空氣電池和鋰硫電池上。鋰空氣電池比鋰離子電池具有更高的能量密度,因?yàn)樗呢?fù)極(重要由多孔碳構(gòu)成)很輕,而且氧氣是從環(huán)境中獲取的,而不是儲(chǔ)存在電池中。本文就節(jié)能電器小編談?wù)剝烧叩牟顒e。


鋰空氣電池和鋰離子電池有什么差別?


鋰離子電池。JPG


鋰離子電池


在鋰離子電池中,碳是負(fù)的,而金屬氧化物是正的,如鈷、錳和鐵。兩者都浸泡在含有鋰鹽的電解液中。在充電過程中,鋰離子從正極(陰極)移動(dòng)到多孔碳(陽極),并嵌入在碳材料中。外部電流從負(fù)極流向正極(電子從正極流向負(fù)極),形成閉環(huán)。在放電過程中,鋰離子從負(fù)極上脫離并返回正極。外部電流從正極流向負(fù)極(電子從負(fù)極流向正極)。電池的最終尺寸取決于有多少材料可以容納鋰離子,這取決于電極的尺寸和質(zhì)量。


鋰離子電池原理


當(dāng)電池充電時(shí),鋰離子在電池正極形成,鋰離子通過電解液到達(dá)負(fù)極。負(fù)碳呈層狀結(jié)構(gòu),有許多微孔。到達(dá)負(fù)極的鋰離子被嵌入碳層的微孔中。鋰離子嵌入越多,充電容量越大。


同樣的道理,當(dāng)電池放電時(shí)(我們使用電池的過程),嵌在負(fù)極碳中的鋰離子就會(huì)出來,并回到正極。鋰離子越回到正極,放電容量越大。我們通常所說的電池容量是指放電容量。


不難看出,在鋰離子電池的充放電過程中,鋰離子處于從正極到負(fù)極再到正極的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。假如我們把鋰離子電池比作搖椅,搖椅的兩端就是電池的兩極,鋰離子就像一個(gè)優(yōu)秀的運(yùn)動(dòng)員,在搖椅的兩端來回運(yùn)動(dòng)。因此,專家們給鋰離子電池起了一個(gè)可愛的名字:搖椅電池。


鋰空氣電池


鋰空氣電池是一種使用鋰作為負(fù)極,空氣中的氧作為正極反應(yīng)物的電池。鋰空氣電池比鋰離子電池具有更高的能量密度,因?yàn)樗呢?fù)極(重要由多孔碳構(gòu)成)很輕,而且氧氣是從環(huán)境中獲取的,而不是儲(chǔ)存在電池中。


鋰離子電池要鋰化合物和石墨作為電極,而鋰空氣電池可以直接使用鋰金屬元素(Li)和空氣中的氧氣(O2)作為電極。在最理想的情況下,當(dāng)電池放電時(shí),過氧化鋰(Li2O2)是由氧的氧化鋰元素出現(xiàn)的,它在外部電路中出現(xiàn)電流。當(dāng)充電時(shí),過氧化鋰會(huì)分解成鋰和氧。整個(gè)過程不涉及其他重元素,甚至可以直接使用空氣,重量和成本可以忽略不計(jì)!


因此,鋰空氣電池可以獲得比鋰離子電池更高的能量密度。事實(shí)上,因?yàn)殇囀窃刂芷诒淼南鄬υ淤|(zhì)量最輕的金屬元素,和空氣中的氧氣,鋰空氣電池的能量密度最高理論與電化學(xué)電池?fù)Q句話說,單位質(zhì)量的鋰空氣電池可以存儲(chǔ)和釋放能量,比其他所有的電化學(xué)能源存儲(chǔ)介質(zhì)。


非液態(tài)鋰空氣電池的理論能量密度高達(dá)每公斤12千瓦時(shí),是現(xiàn)有鋰離子電池的5到10倍,幾乎和汽油相同高,大約每公斤13千瓦時(shí)。假如鋰空氣電池最終能夠進(jìn)入市場,電動(dòng)汽車的續(xù)航里程也將與汽油汽車相當(dāng),這將徹底突破鋰離子電池能量密度低所造成的續(xù)航瓶頸,這對未來清潔能源的發(fā)展具有重要意義。


鋰空氣電池工作


鋰空氣電池的概念是由洛克希德公司首先提出的,電解質(zhì)是堿性水溶液。氧在空氣電極上進(jìn)行氧還原反應(yīng),形成氫氧根。


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