鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1587次 | 2021年07月16日
鋰離子電池原理、性能及使用簡(jiǎn)介
鋰離子電池是一類由鋰金屬或鋰合金為負(fù)極材料、使用非水電解質(zhì)溶液的電池。最早出現(xiàn)的鋰離子電池來自于高尚的發(fā)明家愛迪生,使用以下反應(yīng):Li+MnO2=LiMnO2該反應(yīng)為氧化還原反應(yīng),放電。由于鋰金屬的化學(xué)特性非?;顫?,使得鋰金屬的出產(chǎn)、保存、使用,對(duì)環(huán)境要求非常高。所以,鋰離子電池長(zhǎng)期沒有得到使用。今朝鋰離子電池已經(jīng)成為了主流。鋰離子電池原理、性能及使用簡(jiǎn)介
鋰離子電池是一類由鋰金屬或鋰合金為負(fù)極材料、使用非水電解質(zhì)溶液的電池。最早出現(xiàn)的鋰離子電池來自于高尚的發(fā)明家愛迪生,使用以下反應(yīng):Li+MnO2=LiMnO2該反應(yīng)為氧化還原反應(yīng),放電。由于鋰金屬的化學(xué)特性非?;顫?,使得鋰金屬的出產(chǎn)、保存、使用,對(duì)環(huán)境要求非常高。所以,鋰離子電池長(zhǎng)期沒有得到使用。今朝鋰離子電池已經(jīng)成為了主流。
鋰離子電池材料
鋰離子電池負(fù)極材料大體分為以下幾種:
第一種是碳負(fù)極材料:
目前已經(jīng)實(shí)際用于鋰離子電池的負(fù)極材料基本上都是碳素材料,如人工石墨、天然石墨、中間相碳微球、石油焦、碳纖維、熱解樹脂碳等。
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%
第二種是錫基負(fù)極材料:
錫基負(fù)極材料可分為錫的氧化物和錫基復(fù)合氧化物兩種。氧化物是指各種價(jià)態(tài)金屬錫的氧化物。目前沒有商業(yè)化產(chǎn)品。
第三種是含鋰過渡金屬氮化物負(fù)極材料,目前也沒有商業(yè)化產(chǎn)品。
第四種是合金類負(fù)極材料:
包括錫基合金、硅基合金、鍺基合金、鋁基合金、銻基合金、鎂基合金和其它合金,目前也沒有商業(yè)化產(chǎn)品。
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(cè)繪、無人設(shè)備
第五種是納米級(jí)負(fù)極材料:納米碳管、納米合金材料。
第六種納米材料是納米氧化物材料:目前合肥翔正化學(xué)科技有限公司依據(jù)2009年鋰離子電池新能源行業(yè)的市場(chǎng)發(fā)展最新動(dòng)向,諸多公司已經(jīng)開始使用納米氧化鈦和納米氧化硅添加在往日傳統(tǒng)的石墨,錫氧化物,納米碳管里面,極大的提高鋰離子電池的沖放電量和充放電次數(shù)。
鋰離子電池重要優(yōu)勢(shì)
1、能量比比較高。具有高儲(chǔ)存能量密度,目前已達(dá)到460-600Wh/kg,是鉛酸蓄電池的約6-7倍)
2、使用壽命長(zhǎng),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)
4、具備高功率承受力,其中電動(dòng)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(dòng)加速)
5、自放電率很低,這是該電池最突出的優(yōu)越性之一,目前一般可做到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1/5-6)
7、高低溫適應(yīng)性強(qiáng),可以在-20℃--60℃的環(huán)境下使用,經(jīng)過工藝上的解決,可以在-45℃環(huán)境下使用)
8、綠色環(huán)保,不論加工、使用和報(bào)廢,都不含有、也不萌生任何鉛、汞、鎘等有毒有害重金屬元素和物質(zhì)。
9、加工基本不消耗水,對(duì)缺水的我國(guó)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)。
鋰離子電池的缺點(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,安全性較差。
3、鋰離子電池均需保護(hù)線路,戒備電池被過充過放電。
4、加工要求條件高,成本高。
鋰離子電池的特點(diǎn)
1、高能量密度
鋰離子電池的重量是相同容量的鎳鎘或鎳氫電池的一半,體積是鎳鎘的20-30%,鎳氫的35-50%。
2、高電壓
一個(gè)鋰離子電池單體的工作電壓為3.7V(均勻值),相當(dāng)于三個(gè)串聯(lián)的鎳鎘或鎳氫電池。
3、無污染
鋰離子電池不含有諸如鎘、鉛、汞之類的有害金屬物質(zhì)。
4、不含金屬鋰
鋰離子電池不含金屬鋰,因而不受飛機(jī)運(yùn)輸有關(guān)禁止在客機(jī)攜帶鋰離子電池等規(guī)定的限制。
5、循環(huán)壽命高
在正常條件下,鋰離子電池的充放電周期可超過500次,磷酸亞鐵鋰(以下稱磷鐵)則可以達(dá)到2000次。
6、無記憶效應(yīng)
記憶效應(yīng)是指鎳鎘電池在充放電循環(huán)過程中,電池的容量減少的現(xiàn)象。鋰離子電池不存在這種效應(yīng)。
7、快速充電
使用額定電壓為4.2V的恒流恒壓充電器,可以使鋰離子電池在1.5--2.5個(gè)小時(shí)內(nèi)就洋溢電)而新開發(fā)的磷鐵鋰電,已經(jīng)可以在35分鐘內(nèi)洋溢電。
鋰離子電池的使用
隨著二十世紀(jì)微電子技術(shù)的發(fā)展,小型化的設(shè)備日益增多,對(duì)電源提出了很高的要求。鋰離子電池隨之進(jìn)入了大規(guī)模的實(shí)用階段。
最早得以使用的是鋰亞原電池,用于心臟起搏器中。由于鋰亞電池的自放電率極低,放電電壓十分平緩。使得起搏器植入人體長(zhǎng)期使用成為可能。
鋰錳電池一般有高于3.0伏的標(biāo)稱電壓,更適合作集成電路電源,廣泛用于計(jì)算機(jī)、計(jì)算器、手表中。
今朝,鋰離子電池大量使用在手機(jī)、筆記本電腦、電動(dòng)工具、電動(dòng)汽車、路燈備用電源、航燈、家用小電器上,可以說是最大的使用群體。
鋰離子電池的發(fā)展前景
鋰離子電池廣泛使用于水力、火力、風(fēng)力和太陽能電站等儲(chǔ)能電源系統(tǒng),郵電通訊的不間斷電源,以及電動(dòng)工具、電動(dòng)自行車、電動(dòng)摩托車、電動(dòng)汽車、特種裝備、特種航天等多個(gè)范疇。
鋰離子電池以其特有的性能優(yōu)點(diǎn)已在便攜式電器如手提電腦、攝像機(jī)、移動(dòng)通訊中得到普遍使用。目前開發(fā)的大容量鋰離子電池已在電動(dòng)汽車中開始試用,預(yù)計(jì)將成為21世紀(jì)電動(dòng)汽車的重要?jiǎng)恿﹄娫粗唬⒃谌嗽煨l(wèi)星、特種航天和儲(chǔ)能方面得到使用。隨著能源的緊缺和世界的環(huán)保方面的壓力。鋰電今朝被廣泛使用于電動(dòng)汽車行業(yè),特別是磷酸鐵鋰材料電池的出現(xiàn),更推動(dòng)了鋰離子電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和使用。