锂电池的种类及其优缺点介绍

2019-04-29      2618 次浏览

随着社会的前进生长,人类所必要的能量越来越多,传统的化石能源不但不克不及再生,,过多的利用加剧了情况的恶化。固然如今的能源布局根本构建在化石燃料的底子之上,但人们也已相识到充实利用风能、太阳能等可再生能源的重要性。然而这些能源作用纷歧连,必要有能量贮存器,电池作为一种将电能以化学能情势储存起来的的装置是非常符合的。尤其是二次电池,在当代人的手机、腕表以致汽车里都有应用。电池在几十年的生长中,性能在渐渐优化,这此中比能量高是人们不停寻求的目的。由于在全部的金属中锂比重很小(M=6.94g/mol)、电极电势极低(尺度电极电势-3.045V),它是能量密度极大的金属,锂电池体系理论上能得到最大的能量密度,因此它瓜熟蒂落地进入了研究者们的视野。


锂电池的种类及其优缺点


锂电池的重要种类:


锂电池的种类及其优缺点


锂电池又分为锂一次电池(又称锂原电池)与锂二次电池(锂充电电池),与1912年由GilbertN.Lewis第一次提出,将人们的视线引向了生动金属电池上。在锂二次电池的底子上,又生长起来锂离子电池。大抵生上进程如图1。


锂电池的种类及其优缺点


Li-MnO2电池(锂一次电池)Li-MnO2电池是锂电池中应用较多的一种有机电解质电池,一样通常做成钮扣型或圆柱形,开路电压为3.5V,负荷电压为2.8V,比能量可达200W?h/kg和500W?h/L,常温下电池储存寿命凌驾10年,且储存和放电历程中无气体放出,宁静性能好。


(-)Li∣LiClO4,PC+DMG∣MnO2(+)


负极反响:Li-e-→Li+


正极反响:MnO2+Li++e-→MnOOLi


电池反响:Li+MnO2→MnOOLi


根据上述反响,Li-MnO2放电时负极锂天生Li+进入电解质溶液,正极二氧化锰得电子还原成三价锰,同时,锂离子进入二氧化锰晶格中形成MnO2(Li),即MnOOLi。这类电池重要用于低倍率放电。其能量比约为铅酸蓄电池的5到7倍。电池储存和放电历程中无气体放出,自放电小,不会因活性物质剖析引起电池内压增大。中小容量的电池得当于小型电子盘算机、照相机及小型通讯机的电源,大容量的电池得当于要求电池比能量高、利用时间长的场所,因此可作为特种范畴的抱负电源。


Li-SOCl2电池(锂一次电池)


Li-SOCl2电池是一种研究较为成熟的有机电解质电池。其开路电压高达3.6~3.7V,且电压安稳、负荷电压精度高,同时另有较高的比能量。表1中给出一些常用小型电池系列活性物质本钱比力,可以看出,Li-SOCl2电池是常用电池中本钱最低的。


锂电池的种类及其优缺点


Li-SOCl2电池的电化学表达式为:(-)Li∣LiAlCl4-SOCl2∣C(+)


电解液是LiAlCl4的SOCl2溶液。SOCl2便是电解质的溶剂,又是正极活性物质。电池反响:


4Li+2SOCl2→4LiCl+S+SO2


放电产品二氧化硫部门溶于SOCl2中,硫单质大量析出,沉积在正极炭黑中,LiCl是不容物。


这种电池的负极锂与SOCl2打仗时会产生如下反响


:8Li+3SOCl2→6LiCl+Li2S2O4+S2Cl2


由于产品LiCl形成致密的掩护膜拦阻了反响的举行,又由于它照旧固体电解质膜,容许离子通过,以是没关系碍锂电极的正常阳极溶解。


但是SOCl2电池存在两个突出题目,即“电压滞后”和“宁静题目”。电压滞后是由于LiCl的产生,它以薄膜的情势笼罩在锂阳极外貌,固然可以防备电池自放电,但导致了电压滞后。别的,储存时间越长,储存温度越高,膜就会越厚,滞后征象越显着。


当SOCl2电池短路时,会引发Li和S的热反响:


2Li+S→Li2S


Li2S在145度下又可与SOCl2产生剧烈反响,导致爆炸。


另有一种爆炸的缘故原由是在正极上沉积的锂形成枝晶,造成短路。Li与S反响,大概SO2也可以在负极产生反响,终极天生Cl2O这种非常不稳固的爆炸性物质。


锂电池的优缺点:


长处


1.能量密度高。具有高储存能量密度,已到达460-600Wh/kg,是铅酸电池的约6-7倍;


2.利用寿命长,利用寿命可到达6年以上,磷酸亚铁锂为正极的电池1C(100%DOD)充放电,有可以利用10,000次的记载;


3.额定电压高(单体事情电压为3.7V或3.2V),约即是3只镍镉或镍氢充电电池的串联电压,便于构成电池电源组;锂电池可以通过一种新型的锂电池调压器的技能,将电压调至3.0V,以得当小电器的利用;


4.具备高功率蒙受力,此中电动汽车用的磷酸亚铁锂锂离子电池可以到达15-30C充放电的本领,便于高强度的启动加快;


5.自放电率很低,这是该电池最突出的良好性之一,一样通常可做到1%/月以下,不到镍氢电池的1/20;


6.重量轻,雷同体积下重量约为铅酸产品的1/6-1/5;


7.崎岖温和应性强,可以在-20℃--60℃的情况下利用,颠末工艺上的处置处罚,可以在-45℃情况下利用;


8.绿色环保,岂论生产、利用和报废,都不含有、也不产生任何铅、汞、镉等有毒有害重金属元素和物质。


9.生产根本不斲丧水,对缺水的我国来说,非常有利。比能量指的是单元重量或单元体积的能量。比能量用Wh/kg或Wh/L来表现。Wh是能量的单元,W是瓦、h是小时;kg是千克(重量单元),L是升(体积单元)。


缺点


1.锂原电池均存在宁静性差,有产生爆炸的伤害。


2.钴酸锂的锂离子电池不克不及大电放逐电,代价昂贵,宁静性较差。


3.锂离子电池均需掩护线路,防备电池被过充过放电。


4.生产要求条件高,本钱高。


5.利用条件有限定,崎岖温利用伤害大。


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