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锂电池概述

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发表于 2009-5-8 17:09:45 | 显示全部楼层 |阅读模式
锂电池是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。最早出现的锂电池来自于伟大的发明家爱迪生。 由于锂金属的化学特性非常活泼,使得锂金属的加工、保存、使用,对环境要求非常高。所以,锂电池长期没有得到应用。 随着二十世纪微电子技术的发展,小型化的设备日益增多,对电源提出了很高的要求。锂电池随之进入了大规模的实用阶段。 最早得以应用于心脏起搏器中。由于锂电池的自放电率极低,放电电压平缓。使得起搏器植入人体长期使用成为可能。 锂电池一般有高于3.0伏的标称电压,更适合作集成电路电源。二氧化锰电池,就广泛用于计算机,计算器,照相机、手表中。 为了开发出性能更优异的品种,人们对各种材料进行了研究。从而制造出前所未有的产品。比如,锂二氧化硫电池和锂亚硫酰氯电池就非常有特点。它们的正极活性物质同时也是电解液的溶剂。这种结构只有在非水溶液的电化学体系才会出现。所以,锂电池的研究,也促进了非水体系电化学理论的发展。除了使用各种非水溶剂外,人们还进行了聚合物薄膜电池的研究。 1992年Sony成功开发锂离子电池。它的实用化,使人们的移动电话、笔记本电脑等便携式电子设备重量和体积大大减小。使用时间大大延长。由于锂离子电池中不含有重金属铬,与镍铬电池相比,大大减少了对环境的污染。 1、锂离子电池 锂离子电池目前由液态锂离子电池(LIB)和聚合物锂离子电池(PLB)两类。其中,液态锂离子电池是指 Li +嵌入化合物为正、负极的二次电池。正极采用锂化合物LiCoO2或LiMn2O4,负极采用锂-碳层间化合物。锂离子电池由于工作电压高、体积小、质量轻、能量高、无记忆效应、无污染、自放电小、循环寿命长,是21世纪发展的理想能源。 2、锂离子电池发展简史  锂电池和锂离子电池是20世纪开发成功的新型高能电池。这种电池的负极是金属锂,正极用MnO2,SOCL2,(CFx)n等。70年代进入实用化。因其具有能量高、电池电压高、工作温度范围宽、贮存寿命长等优点,已广泛应用于军事和民用小型电器中,如移动电话、便携式计算机、摄像机、照相机等、部分代替了传统电池。 3、锂离子电池发展前景  锂离子电池以其特有的性能优势已在便携式电器如手提电脑、摄像机、移动通讯中得到普遍应用。目前开发的大容量锂离子电池已在电动汽车中开始试用,预计将成为21世纪电动汽车的主要动力电源之一,并将在人造卫星、航空航天和储能方面得到应用。 4、电池的基本性能 (1)电池的开路电压 (2)电池的内阻 (3)电池的工作电压 (4)充电电压  充电电压是指二次电池在充电时,外电源加在电池两端的电压。充电的基本方法有恒电流充电和恒电压充电。一般采用恒电流充电,其特点时在充电过程中充电电流恒定不变。随着充电的进行,活性物质被恢复,电极反应面积不断缩小,电机的极化逐渐增高。 (5)电池容量  电池容量是指从电池获得电量的量,常用C表示,单位常用Ah或mAh表示。容量是电池电性能的重要指标。电池的容量通常分为理论容量、实际容量和额定容量。  电池容量由电极的容量决定,若电极的容量不等,电池的容量取决于容量小的那个电极,但决不是正负极容量之和。 (6)电池的贮存性能和寿命  化学电源的主要特点之一是在使用时能够放出电能,不用时能贮存电能。所谓贮存性能对于二次电池来说为充电保持能力。  对于二次电池,使用寿命时衡量电池性能好坏的一个重要参数。二次电池经过一次充电和放电,称为一个周期(或已此循环)。在一定的充放电制度下,电池容量达到某一规定值之前电池能经受的充放电次数称为二次电池的使用周期。锂离子电池具有优良的贮存性能和长的循环寿命。锂离子电池具有以下特征: A. 高能量密度 锂离子电池的重量是相同容量的镍镉或镍氢电池的一半,体积是镍镉的40-50%,镍氢的20-30%。 B. 高电压 一个锂离子电池单体的工作电压为3.7V(平均值),相当于三个串联的镍镉或镍氢电池。 C. 无污染 锂离子电池不含有诸如镉、铅、汞之类的有害金属物质。 D. 不含金属锂 锂离子电池不含金属锂,因而不受飞机运输关于禁止在客机携带锂电池等规定的限制。 E. 循环寿命高 在正常条件下,锂离子电池的充放电周期可超过500次。 F. 无记忆效应 记忆效应是指镍镉电池在充放电循环过程中,电池的容量减少的现象。锂离子电池不存在这种效应。 G. 快速充电 使用额定电压为4.2V的恒流恒压充电器可以使锂离子电池在一至两个小时内得到满充。
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