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金屬鋰電池和鋰離子電池有什么區(qū)別?

鉅大LARGE  |  點(diǎn)擊量:1622次  |  2018年06月29日  

鋰離子電池:是一種二次電池(充電電池),它主要依靠鋰離子在正極和負(fù)極之間移動來工作。在充放電過程中,Li+在兩個電極之間往返嵌入和脫嵌:充電時,Li+從正極脫嵌,經(jīng)過電解質(zhì)嵌入負(fù)極,負(fù)極處于富鋰狀態(tài);放電時則相反。


(1)正極——活性物質(zhì)一般為錳酸鋰或者鈷酸鋰,鎳鈷錳酸鋰材料,電動自行車則普遍用鎳鈷錳酸鋰(俗稱三元)或者三元+少量錳酸鋰,純的錳酸鋰和磷酸鐵鋰則由于體積大、性能不好或成本高而逐漸淡出。導(dǎo)電極流體使用厚度10--20微米的電解鋁箔。


(2)隔膜——一種經(jīng)特殊成型的高分子薄膜,薄膜有微孔結(jié)構(gòu),可以讓鋰離子自由通過,而電子不能通過。


(3)負(fù)極——活性物質(zhì)為石墨,或近似石墨結(jié)構(gòu)的碳,導(dǎo)電集流體使用厚度7-15微米的電解銅箔。


(4)有機(jī)電解液——溶解有六氟磷酸鋰的碳酸酯類溶劑,聚合物的則使用凝膠狀電解液。

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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%

(5)電池外殼——分為鋼殼(方型很少使用)、鋁殼、鍍鎳鐵殼(圓柱電池使用)、鋁塑膜(軟包裝)等,還有電池的蓋帽,也是電池的正負(fù)極引出端。


金屬鋰電池和鋰離子電池有什么區(qū)別?


鋰離子電池工作原理


鋰離子電池以碳素材料為負(fù)極,以含鋰的化合物作正極,沒有金屬鋰存在,只有鋰離子,這就是鋰離子電池。鋰離子電池是指以鋰離子嵌入化合物為正極材料電池的總稱。鋰離子電池的充放電過程,就是鋰離子的嵌入和脫嵌過程。在鋰離子的嵌入和脫嵌過程中,同時伴隨著與鋰離子等當(dāng)量電子的嵌入和脫嵌(習(xí)慣上正極用嵌入或脫嵌表示,而負(fù)極用插入或脫插表示)。在充放電過程中,鋰離子在正、負(fù)極之間往返嵌入/脫嵌和插入/脫插,被形象地稱為“搖椅電池”。


當(dāng)對電池進(jìn)行充電時,電池的正極上有鋰離子生成,生成的鋰離子經(jīng)過電解液運(yùn)動到負(fù)極。而作為負(fù)極的碳呈層狀結(jié)構(gòu),它有很多微孔,達(dá)到負(fù)極的鋰離子就嵌入到碳層的微孔中,嵌入的鋰離子越多,充電容量越高。同樣,當(dāng)對電池進(jìn)行放電時(即我們使用電池的過程),嵌在負(fù)極碳層中的鋰離子脫出,又運(yùn)動回正極?;卣龢O的鋰離子越多,放電容量越高。

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應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測繪、無人設(shè)備

一般鋰電池充電電流設(shè)定在0.2C至1C之間,電流越大,充電越快,同時電池發(fā)熱也越大。而且,過大的電流充電,容量不夠滿,因為電池內(nèi)部的電化學(xué)反應(yīng)需要時間。就跟倒啤酒一樣,倒太快的話會產(chǎn)生泡沫,反而不滿。


金屬鋰電池和鋰離子電池有什么區(qū)別?


鋰離子電池優(yōu)點(diǎn)


1)電壓高


單體電池的工作電壓高達(dá)3.7-3.8V(磷酸鐵鋰的是3.2V),是Ni-Cd、Ni-MH電池的3倍。


2)比能量大


能達(dá)到的實際比能量為555Wh/kg左右,即材料能達(dá)到150mAh/g以上的比容量(3--4倍于Ni-Cd,2--3倍于Ni-MH),已接近于其理論值的約88%。


3)循環(huán)壽命長


一般均可達(dá)到500次以上,甚至1000次以上,磷酸鐵鋰的可以達(dá)到2000次以上。對于小電流放電的電器,電池的使用期限,將倍增電器的競爭力。


4)安全性能好


無公害,無記憶效應(yīng)。作為Li-ion前身的鋰電池,因金屬鋰易形成枝晶發(fā)生短路,縮減了其應(yīng)用領(lǐng)域:Li-ion中不含鎘、鉛、汞等對環(huán)境有污染的元素:部分工藝(如燒結(jié)式)的Ni-Cd電池存在的一大弊病為“記憶效應(yīng)”,嚴(yán)重束縛電池的使用,但Li-ion根本不存在這方面的問題。


5)自放電小


室溫下充滿電的Li-ion儲存1個月后的自放電率為2%左右,大大低于Ni-Cd的25-30%,Ni-MH的30-35%。


6)快速充電


1C充電30分鐘容量可以達(dá)到標(biāo)稱容量的80%以上,磷鐵電池可以達(dá)到10分鐘充電到標(biāo)稱容量的90%。


7)工作溫度


工作溫度為-25~45°C,隨著電解液和正極的改進(jìn),期望能擴(kuò)寬到-40~70°C。


金屬鋰電池和鋰離子電池有什么區(qū)別?


鋰離子電池缺點(diǎn)


衰老


與其它充電電池不同,鋰離子電池的容量會緩慢衰退,與使用次數(shù)有關(guān),也與溫度有關(guān)。這種衰退的現(xiàn)象可以用容量減小表示,也可以用內(nèi)阻升高表示。


回收率


大約有1%的出廠新品因種種原因需要回收。


不耐受過充


過充電時,過量嵌入的鋰離子會永久固定于晶格中,無法再釋放,可導(dǎo)致電池壽命短。


不耐受過放


過放電時,電極脫嵌過多鋰離子,可導(dǎo)致晶格坍塌,從而縮短壽命。


金屬鋰電池和鋰離子電池有什么區(qū)別?


金屬鋰電池


鋰電池是用金屬鋰作為電極的一種儲能電池,比能量極高,早期分為一次性電池和可充電鋰電池,但在可充電鋰電池發(fā)生事故以后,民用市場上已經(jīng)很少見得到可充電鋰電池。鋰離子充電電池實際上是利用鋰離子的濃度差進(jìn)行儲能和放電,電池中不存在金屬鋰。


金屬鋰電池跟普通干電池的原理一樣,它是用金屬鋰作為電極,通過金屬鋰的腐蝕或叫氧化來產(chǎn)生電能的,用完就廢了,不能充電。


金屬鋰電池和鋰離子電池區(qū)別


最主要的區(qū)別是金屬鋰電池是一次性電池,鋰離子電池是可充電循環(huán)電池!金屬鋰電池跟普通干電池的原理一樣,它是用金屬鋰作為電極,通過金屬鋰的腐蝕或叫氧化來產(chǎn)生電能的,用完就廢了,不能充電;鋰離子電池一般用鈷酸鋰做正極,碳做負(fù)極,中間填充電解液以形成離子游離的通道,用隔膜來分離正負(fù)極防止短路。當(dāng)充電時由于電場作用鋰離子從鈷酸鋰中游出,游離在電液中穿過隔膜中的孔隙,到達(dá)負(fù)極與碳反應(yīng)生成碳化鋰;放電過程與此相反,鋰離子又回到正極,這就是鋰離子電池的充放電過程。


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