鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:2004次 | 2018年11月04日
鋰電池的種類及優(yōu)缺點(diǎn)
隨著社會的進(jìn)步發(fā)展,人類所需要的能量越來越多,傳統(tǒng)的化石能源不僅不能再生,,過多的使用加劇了環(huán)境的惡化。雖然現(xiàn)在的能源結(jié)構(gòu)基本構(gòu)建在化石燃料的基礎(chǔ)之上,但人們也已了解到充分利用風(fēng)能、太陽能等可再生能源的重要性。然而這些能源作用不連續(xù),需要有能量貯存器,電池作為一種將電能以化學(xué)能形式儲存起來的的裝置是十分合適的。尤其是二次電池,在現(xiàn)代人的手機(jī)、手表乃至汽車?yán)锒加袘?yīng)用。電池在幾十年的發(fā)展中,性能在逐漸優(yōu)化,這其中比能量高是人們不斷追求的目標(biāo)。由于在所有的金屬中鋰比重很小(M=6.94g/mol)、電極電勢極低(標(biāo)準(zhǔn)電極電勢-3.045V),它是能量密度極大的金屬,鋰電池體系理論上能獲得*的能量密度,因此它順理成章地進(jìn)入了研究者們的視野。有朋友問到小編,鋰電池的種類及優(yōu)缺點(diǎn)有什么,下面請看小編回答。
鋰電池的種類及優(yōu)缺點(diǎn)有什么
鋰電池的主要種類:
鋰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(chǔ)上,又發(fā)展起來鋰離子電池。大致發(fā)展歷程如圖1。
Li-MnO2電池(鋰一次電池)Li-MnO2電池是鋰電池中應(yīng)用較多的一種有機(jī)電解質(zhì)電池,一般做成鈕扣型或圓柱形,開路電壓為3.5V,負(fù)荷電壓為2.8V,比能量可達(dá)200W·h/kg和500W·h/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。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
(-)Li∣LiClO4,PC+DMG∣MnO2(+)
負(fù)極反應(yīng):Li-e-→Li+
正極反應(yīng):MnO2+Li++e-→MnOOLi
電池反應(yīng):Li+MnO2→MnOOLi
按照上述反應(yīng),Li-MnO2放電時(shí)負(fù)極鋰生成Li+進(jìn)入電解質(zhì)溶液,正極二氧化錳得電子還原成三價(jià)錳,同時(shí),鋰離子進(jìn)入二氧化錳晶格中形成MnO2(Li),即MnOOLi。這類電池主要用于低倍率放電。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(zhì)分解引起電池內(nèi)壓增大。中小容量的電池適合于小型電子計(jì)算機(jī)、照相機(jī)及小型通訊機(jī)的電源,大容量的電池適合于要求電池比能量高、使用時(shí)間長的場合,因此可作為特種領(lǐng)域的理想電源。
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測繪、無人設(shè)備
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(jī)電解質(zhì)電池。其開路電壓高達(dá)3.6~3.7V,且電壓平穩(wěn)、負(fù)荷電壓精度高,同時(shí)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(zhì)成本比較,可以看出,Li-SOCl2電池是常用電池中成本*的。
鋰電池的種類及其優(yōu)缺點(diǎn)
Li-SOCl2電池的電化學(xué)表達(dá)式為:(-)Li∣LiAlCl4-SOCl2∣C(+)
電解液是LiAlCl4的SOCl2溶液。SOCl2即是電解質(zhì)的溶劑,又是正極活性物質(zhì)。電池反應(yīng):
4Li+2SOCl2→4LiCl+S+SO2
放電產(chǎn)物二氧化硫部分溶于SOCl2中,硫單質(zhì)大量析出,沉積在正極炭黑中,LiCl是不容物。
這種電池的負(fù)極鋰與SOCl2接觸時(shí)會發(fā)生如下反應(yīng)
:8Li+3SOCl2→6LiCl+Li2S2O4+S2Cl2
由于產(chǎn)物L(fēng)iCl形成致密的保護(hù)膜阻礙了反應(yīng)的進(jìn)行,又由于它還是固體電解質(zhì)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(gè)突出問題,即“電壓滯后”和“安全問題”。電壓滯后是因?yàn)長iCl的產(chǎn)生,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(dǎo)致了電壓滯后。另外,儲存時(shí)間越長,儲存溫度越高,膜就會越厚,滯后現(xiàn)象越明顯。
當(dāng)SOCl2電池短路時(shí),會引發(fā)Li和S的熱反應(yīng):
2Li+S→Li2S
Li2S在145度下又可與SOCl2發(fā)生劇烈反應(yīng),導(dǎo)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(yīng),或者SO2也可以在負(fù)極發(fā)生反應(yīng),*終生成Cl2O這種十分不穩(wěn)定的爆炸性物質(zhì)。
鋰電池的優(yōu)缺點(diǎn):
優(yōu)點(diǎn)
1.能量比較高。具有高儲存能量密度,已達(dá)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(dá)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(lián)電壓,便于組成電池電源組;鋰電池可以通過一種新型的鋰電池調(diào)壓器的技術(shù),將電壓調(diào)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(dá)到15-30C充放電的能力,便于高強(qiáng)度的啟動加速;
5.自放電率很低,這是該電池*突出的優(yōu)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(chǎn)品的1/6-1/5;
7.高低溫適應(yīng)性強(qiáng),可以在-20℃--60℃的環(huán)境下使用,經(jīng)過工藝上的處理,可以在-45℃環(huán)境下使用;
8.綠色環(huán)保,不論生產(chǎn)、使用和報(bào)廢,都不含有、也不產(chǎn)生任何鉛、汞、鎘等有毒有害重金屬元素和物質(zhì)。
9.生產(chǎn)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(shí);kg是千克(重量單位),L是升(體積單位)。
缺點(diǎn)
1.鋰原電池均存在安全性差,有發(fā)生爆炸的危險(xiǎn)。
2.鈷酸鋰的鋰離子電池不能大電流放電,價(jià)格昂貴,安全性較差。
3.鋰離子電池均需保護(hù)線路,防止電池被過充過放電。
4.生產(chǎn)要求條件高,成本高。
5.使用條件有限制,高低溫使用危險(xiǎn)大。
以上就是小編為大家準(zhǔn)備的鋰電池的種類及優(yōu)缺點(diǎn)有什么的全部內(nèi)容,僅供參考,如需詳細(xì)的報(bào)價(jià)服務(wù)還請聯(lián)系鑫動力廠家,會為您根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行報(bào)價(jià)。
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