鋰離子電池的特性、性能及優(yōu)點(diǎn)

鋰離子電池以其比能高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、工作溫度范圍寬等特點(diǎn)引起了人們極大的興趣和關(guān)注，尤其引人注目的是，每個(gè)循環(huán)電池的平均價(jià)格不高，而且還呈下降趨勢(shì)。下面更詳細(xì)的介紹鋰離子電池的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)。

與其他高能二次電池(如鎳鎘電池、鎳氫電池等)相比，鋰離子電池具有明顯的性能優(yōu)勢(shì)，重要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

(1)工作電壓高

用石墨或石油焦或其他碳質(zhì)鋰化合物代替金屬鋰作為負(fù)極會(huì)使電池電壓下降。然而，由于鋰嵌在它們的低電位，電壓損失可以減少到最小。同時(shí),選擇合適的嵌鋰化合物作為電池的正極和適當(dāng)?shù)碾娊庖合到y(tǒng)(這決定了鋰離子電池的電化學(xué)窗口)會(huì)使鋰離子電池具有較高的工作電壓(4v),這遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于水系統(tǒng)的電池。

(2)超出容量

雖然在碳質(zhì)材料代替金屬鋰會(huì)使材料質(zhì)量比容量降低,但事實(shí)上金屬鋰二次電池,以確保電池有一定的生命周期,陰極金屬鋰通常是太多的三倍以上,所以鋰離子電池質(zhì)量不大,考慮到實(shí)際的具體存儲(chǔ)卷和下降幾乎沒有降低。

(3)能量密度高

較高的工作電壓和容量決定了二次鋰離子電池的能量密度。與目前廣泛使用的鎳鎘電池和鎳氫電池相比，二次鋰離子電池具有最高的能量密度，仍有很大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

(4)安全性能好，循環(huán)壽命長(zhǎng)

以金屬鋰為陽(yáng)極的電池不安全的原因是鋰離子電池的陽(yáng)極結(jié)構(gòu)由于多次充放電而改變，形成多孔的枝晶。當(dāng)溫度升高時(shí)，它與電解質(zhì)發(fā)生嚴(yán)重的放熱反應(yīng)，枝晶可以穿透隔膜，導(dǎo)致內(nèi)部短路。然而，鋰離子電池沒有這個(gè)問題，這是非常安全的。為了防止鋰金屬在電池中，控制充電時(shí)的電壓，為了安全起見，鋰離子電池配備了多個(gè)安全裝置。鋰離子電池充放電過程中鋰離子的插入和嵌入在陰極和陽(yáng)極沒有任何結(jié)構(gòu)性變化(晶格插入和嵌入的過程中會(huì)有一些擴(kuò)張和收縮),因?yàn)楦€(wěn)定的嵌鋰化合物,金屬鋰不是在充電和放電的過程中形成鋰枝晶,從而大大改善了電池的安全性能,也大大提高了循環(huán)壽命。1989年，美國(guó)運(yùn)輸部危險(xiǎn)材料司和1990年的IAIT將鋰離子電池排除在危險(xiǎn)材料之外。

(5)自放電率低

鋰離子電池是由非水解液體體系制成的。在第一次充電和放電過程中,固態(tài)電解質(zhì)中間階段(EI)膜表面形成碳陰極由于電解液的減少,使得鋰離子通過而不允許電子通過,并使電極的活性物質(zhì)不同帶電狀態(tài)在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài),所以它有一個(gè)低的自放電率。

(6)清潔無(wú)污染

鋰離子電池不含鉛、汞、汞等有毒物質(zhì)，而且由于電池必須密封良好，在使用過程中有很少的氣體逸出，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。在生產(chǎn)過程中用來(lái)溶解粘合劑的溶劑也可以完全回收。從1997年開始，索尼等大型鋰離子電池制造商陸續(xù)開始回收鋰離子電池，回收金屬鉆等材料。此外，1996年，索尼的鋰離子電池通過了國(guó)際環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)IS014001[71O]的認(rèn)證。

(7)電流效率高

不同于以往的二次電池在水溶液系統(tǒng)中，鋰離子電池在正常的充放電過程中不出現(xiàn)氣體，電流效率接近100%，這一特性特別適用于蓄電池組的儲(chǔ)能和轉(zhuǎn)換。