什么是鋰離子電池？鋰離子電池具有哪些優(yōu)勢(shì)？
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2020-05-05 17:55
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什么是鋰離子電池？
鋰離子電池是一種二次電池（充電電池），它主要依靠鋰離子在正極和負(fù)極之間移動(dòng)來(lái)工作。在充放電過(guò)程中，Li+在兩個(gè)電極之間往返嵌入和脫嵌：充電時(shí)，Li+從正極脫嵌，經(jīng)過(guò)電解質(zhì)嵌入負(fù)極，負(fù)極處于富鋰狀態(tài)；放電時(shí)則相反。
鋰離子電池是現(xiàn)代高性能電池的代表，由正極材料、負(fù)極材料、隔膜、電解液四個(gè)主要部分組成。鋰離子動(dòng)力電池在移動(dòng)電話、便攜式計(jì)算機(jī)、攝像機(jī)、照相機(jī)等、部分代替了傳統(tǒng)電池。大容量鋰離子電池已在電動(dòng)汽車(chē)中試用，將成為21世紀(jì)電動(dòng)汽車(chē)的主要?jiǎng)恿﹄娫粗?，已?jīng)在人造衛(wèi)星、航空航天和儲(chǔ)能方面得到應(yīng)用。
除了鋰離子電池電壓高之外，由于鋰離子動(dòng)力電池組的保護(hù)板能夠?qū)γ恳粋€(gè)單體電池進(jìn)行高精度監(jiān)測(cè)，低功耗智能管理，具有完善的過(guò)充電、過(guò)放電、溫度、過(guò)流、短路保護(hù)、鎖定自恢復(fù)功能以及可靠的均衡充電功能，大大的延長(zhǎng)了電池的使用壽命。
鋰離子電池具有哪些優(yōu)勢(shì)？
鋰離子電池具有哪些優(yōu)勢(shì)？
(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(fù)極，會(huì)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(shí)，選擇合適的嵌鋰化合物作為電池正極，選擇適當(dāng)?shù)碾娊庖后w系(決定了鋰電池的電化學(xué)窗口)，可使鋰電池具有較高的工作電壓(-4V)，遠(yuǎn)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(huì)使材料質(zhì)量比容量有所降低，但實(shí)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(fù)極金屬鋰通常過(guò)量三倍以上，因此鋰電池中質(zhì)量比容量實(shí)際的降低程度并不大，而且體積比容量幾乎沒(méi)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?/div>
(4) 安全性能好，循環(huán)壽命長(zhǎng)
用金屬鋰作陽(yáng)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(shí)，它與電解液發(fā)生劇烈的放熱反應(yīng)，且枝晶能刺穿隔膜，造成內(nèi)部短路，而鋰電池不存在此問(wèn)題，是很安全的。為避免在電池中存在金屬鋰，充電時(shí)要控制電壓，為保險(xiǎn)起見(jiàn)，鋰電池備有多重安全裝置。鋰電池在充電和放電過(guò)程中鋰離子插入和脫嵌在陰極和陽(yáng)極上沒(méi)有任何結(jié)構(gòu)改變(在插入和脫嵌過(guò)程中晶格會(huì)有一些膨脹和收縮)，且因?yàn)榍朵嚮衔锉冉饘黉嚫€(wěn)定，在充放電過(guò)程中不會(huì)形成鋰枝晶，從而明顯地改善了電池的安全性能，同時(shí)循環(huán)壽命也大大提高。鋰電池在1989年和1990年分別被美國(guó)運(yùn)輸部危險(xiǎn)品運(yùn)輸處和IAIT(國(guó)際航空與運(yùn)輸協(xié)會(huì))排除在危險(xiǎn)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(xué)不穩(wěn)定。在首次充放電過(guò)程中因電解液的還原會(huì)在炭負(fù)極表面形成一層固體電解質(zhì)中間相((S EI)膜，允許鋰離子通過(guò)但不允許電子通過(guò)，并使不同荷電態(tài)的電極電極活性物質(zhì)處于相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，因此具有較低的自放電率。
(6) 清潔無(wú)污染
鋰電池不含有鉛、福、汞等有毒物質(zhì)，同時(shí)因?yàn)殡姵乇仨毐缓芎玫孛芊猓谑褂眠^(guò)程中極少有氣體放出，不對(duì)環(huán)境造成污染。生產(chǎn)制造過(guò)程中用于溶解粘結(jié)劑的溶劑也可以做到完全回收。Sony等鋰電池大型生產(chǎn)企業(yè)，從1997年己經(jīng)陸續(xù)開(kāi)始了鋰電池的回收以及材料(如金屬鉆等)的再生循環(huán)工作。另外，1996年Sony的鋰電池經(jīng)鑒定符合IS014001國(guó)際環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)[71O
(7) 電流效率高
不同于以往任何一種水溶液體系二次電池，鋰電池在正常的充放電過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生氣體，電流效率接近100%，這一性質(zhì)特別適合用作電力儲(chǔ)存和轉(zhuǎn)換的電池組。
