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什么是锂离子电池

高工
2014-06-12 10:35:45    评分

什么是锂离子电池

锂离子电池(Li-ion)是锂电池发展而来。所以在介绍Li-ion之前,先介绍锂电池。举例来讲,以前照相机里用的扣式电池就属于锂电池。锂电池的正极材料是二氧化锰或亚硫酰氯,负极是锂。电池组装完成后电池即有电压,不需充电.这种电池也可能充电,但循环性能不好,在充放电循环过程中,容易形成锂枝晶,造成电池内部短路,所以一般情况下这种电池是禁止充电的。后来,日本索尼公司发明了以炭材料为负极,以含锂的化合物作正极,在充放电过程中,没有金属锂存在,只有锂离子,这就是锂离子电池。当对电池进行充电时,电池的正极上有锂离子生成,生成的锂离子经过电解液运动到负极。而作为负极的碳呈层状结构,它有很多微孔,达到负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中,嵌入的锂离子越多,充电容量越高。同样,当对电池进行放电时(即我们使用电池的过程),嵌在负极碳层中的锂离子脱出, 又运动回正极。回正极的锂离子越多,放电容量越高。我们通常所说的电池容量指的就是放电容量。在Li-ion的充放电过程中,锂离子处于从正极→负极→正极的运动状态。Li-ion就像一把摇椅,摇椅的两端为电池的两极,而锂离子就象运动员一样在摇椅来回奔跑。所以Li-ion又叫摇椅式电池。
2.锂离子电池电池有哪几部分组成?
(1)电池上下盖
(2)正极——活性物质为氧化锂钴
(3)隔膜——一种特殊的复合膜
(4)负极——活性物质为碳
(5)有机电解液
(6)电池壳(分为钢壳和铝壳两种)
3.锂离子电池电池有哪些优点?哪些缺点?
锂离子电池具有以下优点:
1) 单体电池的工作电压高达3.6-3.8V:
2) 比能量大,目前能达到的实际比能量为100-115Wh/kg和240-253Wh/L(2倍于Nl-Cd,1.5倍于Ni-MH),未来随着技术发展,比能量可高达150Wh/kg和400 Wh/L
3) 循环寿命长,一般均可达到500次以上,甚至1000次.对于小电流放电的电器,电池的使用期限 将倍增电器的竞争力.
4) 安全性能好,无公害,无记忆效应.作为Li-ion前身的锂电池,因金属锂易形成枝晶发生短路,缩减了其应用领域:Li-ion中不含镉、铅、汞等对环境有污染的元素:部分工艺(如烧结式)的Ni-Cd电池存在的一大弊病为“记忆效应”,严重束缚电池的使用,但Li-ion根本不存在这方面的问题。
5) 自放电小
室温下充满电的Li-ion储存1个月后的自放电率为10%左右,大大低于Ni-Cd的25-30%,Ni、MH的30-35%。锂离子电池也存在着一定的缺点,如:
1) 电池成本较高。主要表现在LiCoO2的价格高(Co的资源较小),电解质体系提纯困难。
2) 不能大电流放电。由于有机电解质体系等原因,电池内阻相对其他类电池大。故要求较小的放电电流密度,一般放电电流在0.5C以下,只适合于中小电流的电器使用。
3) 需要保护线路控制。
A、 过充保护:电池过充将破坏正极结构而影响性能和寿命;同时过充电使电解液分解,内部压力过高而导致漏液等问题;故必须在4.1V-4.2V的恒压下充电;
B、 过放保护:过放会导致活性物质的恢复困难,故也需要有保护线路控制。




关键词: 锂离子    

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