锂电池的种类及其优缺点介绍

随着社会的前进生长，人类所必要的能量越来越多，传统的化石能源不但不克不及再生，，过多的利用加剧了情况的恶化。固然如今的能源布局根本构建在化石燃料的底子之上，但人们也已相识到充实利用风能、太阳能等可再生能源的重要性。然而这些能源作用纷歧连，必要有能量贮存器，电池作为一种将电能以化学能情势储存起来的的装置是非常符合的。尤其是二次电池，在当代人的手机、腕表以致汽车里都有应用。电池在几十年的生长中，性能在渐渐优化，这此中比能量高是人们不停寻求的目的。由于在全部的金属中锂比重很小（M=6.94g/mol）、电极电势极低（尺度电极电势-3.045V），它是能量密度极大的金属，锂电池体系理论上能得到最大的能量密度，因此它瓜熟蒂落地进入了研究者们的视野。

锂电池的种类及其优缺点

锂电池的重要种类：

锂电池的种类及其优缺点

锂电池又分为锂一次电池（又称锂原电池）与锂二次电池（锂充电电池），与1912年由GilbertN.Lewis第一次提出，将人们的视线引向了生动金属电池上。在锂二次电池的底子上，又生长起来锂离子电池。大抵生上进程如图1。

锂电池的种类及其优缺点

Li-MnO2电池（锂一次电池）Li-MnO2电池是锂电池中应用较多的一种有机电解质电池，一样通常做成钮扣型或圆柱形，开路电压为3.5V，负荷电压为2.8V，比能量可达200W?h/kg和500W?h/L，常温下电池储存寿命凌驾10年，且储存和放电历程中无气体放出，宁静性能好。

（-）Li∣LiClO4，PC+DMG∣MnO2（+）

负极反响：Li-e-→Li+

正极反响：MnO2+Li++e-→MnOOLi

电池反响：Li+MnO2→MnOOLi

根据上述反响，Li-MnO2放电时负极锂天生Li+进入电解质溶液，正极二氧化锰得电子还原成三价锰，同时，锂离子进入二氧化锰晶格中形成MnO2（Li），即MnOOLi。这类电池重要用于低倍率放电。其能量比约为铅酸蓄电池的5到7倍。电池储存和放电历程中无气体放出，自放电小，不会因活性物质剖析引起电池内压增大。中小容量的电池得当于小型电子盘算机、照相机及小型通讯机的电源，大容量的电池得当于要求电池比能量高、利用时间长的场所，因此可作为特种范畴的抱负电源。

Li-SOCl2电池（锂一次电池）

Li-SOCl2电池是一种研究较为成熟的有机电解质电池。其开路电压高达3.6～3.7V，且电压安稳、负荷电压精度高，同时另有较高的比能量。表1中给出一些常用小型电池系列活性物质本钱比力，可以看出，Li-SOCl2电池是常用电池中本钱最低的。

锂电池的种类及其优缺点

Li-SOCl2电池的电化学表达式为：（-）Li∣LiAlCl4-SOCl2∣C（+）

电解液是LiAlCl4的SOCl2溶液。SOCl2便是电解质的溶剂，又是正极活性物质。电池反响：

4Li+2SOCl2→4LiCl+S+SO2

放电产品二氧化硫部门溶于SOCl2中，硫单质大量析出，沉积在正极炭黑中，LiCl是不容物。

这种电池的负极锂与SOCl2打仗时会产生如下反响

：8Li+3SOCl2→6LiCl+Li2S2O4+S2Cl2

由于产品LiCl形成致密的掩护膜拦阻了反响的举行，又由于它照旧固体电解质膜，容许离子通过，以是没关系碍锂电极的正常阳极溶解。

但是SOCl2电池存在两个突出题目，即“电压滞后”和“宁静题目”。电压滞后是由于LiCl的产生，它以薄膜的情势笼罩在锂阳极外貌，固然可以防备电池自放电，但导致了电压滞后。别的，储存时间越长，储存温度越高，膜就会越厚，滞后征象越显着。

当SOCl2电池短路时，会引发Li和S的热反响：

2Li+S→Li2S

Li2S在145度下又可与SOCl2产生剧烈反响，导致爆炸。

另有一种爆炸的缘故原由是在正极上沉积的锂形成枝晶，造成短路。Li与S反响，大概SO2也可以在负极产生反响，终极天生Cl2O这种非常不稳固的爆炸性物质。

锂电池的优缺点：

长处

1．能量密度高。具有高储存能量密度，已到达460-600Wh/kg，是铅酸电池的约6-7倍；

2．利用寿命长，利用寿命可到达6年以上，磷酸亚铁锂为正极的电池1C（100%DOD）充放电，有可以利用10，000次的记载；

3．额定电压高（单体事情电压为3.7V或3.2V），约即是3只镍镉或镍氢充电电池的串联电压，便于构成电池电源组；锂电池可以通过一种新型的锂电池调压器的技能，将电压调至3.0V，以得当小电器的利用；

4．具备高功率蒙受力，此中电动汽车用的磷酸亚铁锂锂离子电池可以到达15-30C充放电的本领，便于高强度的启动加快；

5．自放电率很低，这是该电池最突出的良好性之一，一样通常可做到1%/月以下，不到镍氢电池的1/20；

6．重量轻，雷同体积下重量约为铅酸产品的1/6-1/5；

7．崎岖温和应性强，可以在-20℃--60℃的情况下利用，颠末工艺上的处置处罚，可以在-45℃情况下利用；

8．绿色环保，岂论生产、利用和报废，都不含有、也不产生任何铅、汞、镉等有毒有害重金属元素和物质。

9．生产根本不斲丧水，对缺水的我国来说，非常有利。比能量指的是单元重量或单元体积的能量。比能量用Wh/kg或Wh/L来表现。Wh是能量的单元，W是瓦、h是小时；kg是千克（重量单元），L是升（体积单元）。

缺点

1．锂原电池均存在宁静性差，有产生爆炸的伤害。

2．钴酸锂的锂离子电池不克不及大电放逐电，代价昂贵，宁静性较差。

3．锂离子电池均需掩护线路，防备电池被过充过放电。

4．生产要求条件高，本钱高。

5．利用条件有限定，崎岖温利用伤害大。