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三元锂电池

2022-11-24 00:10:39 683

摘要:锂离子电池是用锂作负极活性物质的化学电池。锂的标准电极电位最负,在金属中比重最轻,反应活泼性最高,因而锂电池的电动势和比能量很高,是一种重要的高能电池。 锂电池的正极活性物质有氧化物、硫化物、卤化物、卤素、含氧酸盐等无机电极材料,如二氧化锰...

锂离子电池是用锂作负极活性物质的化学电池。锂的标准电极电位最负,在金属中比重最轻,反应活泼性最高,因而锂电池的电动势和比能量很高,是一种重要的高能电池。 锂电池的正极活性物质有氧化物、硫化物、卤化物、卤素、含氧酸盐等无机电极材料,如二氧化锰、二氧化硫、硫化铜、铬酸银、聚氟化碳、亚硫酰氯、碘等;也可以电子导电聚合物作正极材料,如聚乙炔、聚吡咯、聚噻吩、聚咔唑等,又称为聚合物电池。锂电池的电解质为非水溶液、固体和熔融盐。


原理


锂离子电池也由三个部分组成:正极、负极和电解质。习惯上,锂离子进入正极材料的过程叫“嵌入”,离开的过程叫“脱嵌”;锂离子进入负极材料的过程叫“插入”,离开的过程叫“脱插”。在放电时,锂离子从负极材料移出至电解液,再进入进入正极材料。在充电时,锂离子从正极材料移出至电解液,再进入进入负极材料。


种类


目前常见的锂电池有:锂钴氧化物(LiCoO2)锂电池、锰酸锂(LiMn2O4)锂电池、镍酸锂(LiNiO2)锂电池及磷酸锂铁(LiFePO4)锂电池。


镍钴锂电池是镍锂电池和钴锂电池的固溶体(综合体),兼具镍锂和钴锂的优点,一度被产业界认为是最有可能取代钴锂电池的新正极材料,但安全性还无法有更大突破。因此,全球相关业者的主要发展集中在基于锰或磷酸铁的正极以提升其安全性,但提高安全性的代价是电池容量略有下降,且使电池的老化速度加快。


锂镍电池的成本较低且电容量较高,不过,制作过程困难且材料性能的一致性和再现性差,最严重的是依然有安全性问题。


磷酸铁锂电池则同时拥有钴锂、镍锂和锰锂的主要优点,但不含钴等贵重元素,原料价格低且磷、锂、铁存在于地球的资源含量丰富,不会有供料问题,而且,工作电压适中(3.2V)、电容量大(170mAh/g)、高放电功率、可快速充电且循环寿命长,在高温与高热环境下的稳定性高,是目前产业界认为较符合环保、安全和高性能要求的锂离子电池。


优缺点


优点:


高能量密度;

开路电压高;

输出功率大;

无记忆效应;

低自放电;

工作温度范围宽;

充、放电速度快。

缺点:


不耐受过放;

不耐受过充;

衰老怕热;

需要多重保护机制。

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