鋰離子電池有哪些顯著的優(yōu)越性？
來源：寶鄂實業(yè)
2019-10-15 09:58
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與其它高能二次電池(如Ni-Cd蓄電池，Ni-MH蓄電池等)相比，鋰離子電池在性能上具有顯著的優(yōu)越性，主要表現(xiàn)在以下幾方面。
(1)工作電壓高
以石墨或石油焦等炭質(zhì)嵌鋰化合物代替金屬鋰作為負極，會使電池電壓有所下降。但由于它們嵌鋰電位較低，可使電壓損失減小到最低限度。同時，選擇合適的嵌鋰化合物作為電池正極，選擇適當?shù)碾娊庖后w系(決定了鋰電池的電化學窗口)，可使鋰電池具有較高的工作電壓(-4V)，遠高于水溶液體系電池。
(2)比容量大
雖然以炭質(zhì)材料代替金屬鋰會使材料質(zhì)量比容量有所降低，但實際上金屬鋰二次電池中為保證電池具有一定的循環(huán)壽命，負極金屬鋰通常過量三倍以上，因此鋰電池中質(zhì)量比容量實際的降低程度并不大，而且體積比容量幾乎沒有降低。
(3)能量密度高
較高的工作電壓和體積比容量決定了二次鋰電池的能量密度較高。與目前廣泛使用的Ni-Cd蓄電池和Ni-MH蓄電池相比，二次鋰電池能量密度最高，且仍有很大的發(fā)展?jié)摿Α?/span>
(4)安全性能好，循環(huán)壽命長
用金屬鋰作陽極的電池不安全的原因是多次充放電使鋰離子電池正極結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，形成多孔枝晶，在升高溫度時，它與電解液發(fā)生劇烈的放熱反應，且枝晶能刺穿隔膜，造成內(nèi)部短路，而鋰電池不存在此問題，是很安全的。為避免在電池中存在金屬鋰，充電時要控制電壓，為保險起見，鋰電池備有多重安全裝置。鋰電池在充電和放電過程中鋰離子插入和脫嵌在陰極和陽極上沒有任何結(jié)構(gòu)改變(在插入和脫嵌過程中晶格會有一些膨脹和收縮)，且因為嵌鋰化合物比金屬鋰更穩(wěn)定，在充放電過程中不會形成鋰枝晶，從而明顯地改善了電池的安全性能，同時循環(huán)壽命也大大提高。鋰電池在1989年和1990年分別被美國運輸部危險品運輸處和IAIT(國際航空與運輸協(xié)會)排除在危險品之內(nèi)。
(5)自放電率小
鋰電池采用非水電解液體系，嵌鋰炭材料在非水電解液體系中熱力學不穩(wěn)定。在首次充放電過程中因電解液的還原會在炭負極表面形成一層固體電解質(zhì)中間相((SEI)膜，允許鋰離子通過但不允許電子通過，并使不同荷電態(tài)的電極電極活性物質(zhì)處于相對穩(wěn)定的狀態(tài)，因此具有較低的自放電率。
(1)工作電壓高
以石墨或石油焦等炭質(zhì)嵌鋰化合物代替金屬鋰作為負極，會使電池電壓有所下降。但由于它們嵌鋰電位較低，可使電壓損失減小到最低限度。同時，選擇合適的嵌鋰化合物作為電池正極，選擇適當?shù)碾娊庖后w系(決定了鋰電池的電化學窗口)，可使鋰電池具有較高的工作電壓(-4V)，遠高于水溶液體系電池。
(2)比容量大
雖然以炭質(zhì)材料代替金屬鋰會使材料質(zhì)量比容量有所降低，但實際上金屬鋰二次電池中為保證電池具有一定的循環(huán)壽命，負極金屬鋰通常過量三倍以上，因此鋰電池中質(zhì)量比容量實際的降低程度并不大，而且體積比容量幾乎沒有降低。
(3)能量密度高
較高的工作電壓和體積比容量決定了二次鋰電池的能量密度較高。與目前廣泛使用的Ni-Cd蓄電池和Ni-MH蓄電池相比，二次鋰電池能量密度最高，且仍有很大的發(fā)展?jié)摿Α?/span>
(4)安全性能好，循環(huán)壽命長
用金屬鋰作陽極的電池不安全的原因是多次充放電使鋰離子電池正極結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，形成多孔枝晶，在升高溫度時，它與電解液發(fā)生劇烈的放熱反應，且枝晶能刺穿隔膜，造成內(nèi)部短路，而鋰電池不存在此問題，是很安全的。為避免在電池中存在金屬鋰，充電時要控制電壓，為保險起見，鋰電池備有多重安全裝置。鋰電池在充電和放電過程中鋰離子插入和脫嵌在陰極和陽極上沒有任何結(jié)構(gòu)改變(在插入和脫嵌過程中晶格會有一些膨脹和收縮)，且因為嵌鋰化合物比金屬鋰更穩(wěn)定，在充放電過程中不會形成鋰枝晶，從而明顯地改善了電池的安全性能，同時循環(huán)壽命也大大提高。鋰電池在1989年和1990年分別被美國運輸部危險品運輸處和IAIT(國際航空與運輸協(xié)會)排除在危險品之內(nèi)。
(5)自放電率小
鋰電池采用非水電解液體系，嵌鋰炭材料在非水電解液體系中熱力學不穩(wěn)定。在首次充放電過程中因電解液的還原會在炭負極表面形成一層固體電解質(zhì)中間相((SEI)膜，允許鋰離子通過但不允許電子通過，并使不同荷電態(tài)的電極電極活性物質(zhì)處于相對穩(wěn)定的狀態(tài)，因此具有較低的自放電率。
