早期锂合金-金属硫化物电池的性能与电解质生成

来源:钜大LARGE    2011-06-14 14:15:00    点击量:0

用固态合金代替液态锂、用过渡金属硫化物代替液态硫,尽管会降低电池的比能量,但解决了早期锂-硫族电池使用时出现的许多问题,并且使得实用型电池的制作更为容易,特别是消除了电池工作温度下和硫处理过程中硫蒸气压高的问题(蒸气压为77kPa)。同时,锂合金电极呈现低极化效应和良好的可逆性。依据电池精确化学组成,电池理论比能量由260OWh/kg降至400Wh/kg。正极可采用包括Co, Cr, Cu,Mn, Ni,Ti, v等的各种硫化物,基于性能、成本及制作上的考虑,所用硫化物可选用FeS和FeS2。美国Argonne National Laboratiorie和SAFC公司正在开发电动车用的商品电池。他们测试了20kWhLi-Al/FeS电池体系,但是此Li-Al/FeS体系并不适合在像小客车这样功率/能量之比率较高的电动车上使用。
用在功率/能量之比率较低场合的电池反应电动势为1.33V,相应的理论比能量为46OWh/kg,实际上,电池反应机理非常复杂,至今还未完全理解,可能包含6个电化学反应和4个化学反应;而且反应进程也各不相同,主要取决于参与反应的是和电解质接触的表面还是FeS颗粒内部。化合物长Fee. S2,6 Cl是出现在陨石中的一种矿物质,它的形成似乎妨碍了FeS电极的动力学行为,其生成量取决于电解质中K浓度,而且不论是LiCI-KCI还是 LiCI-LiBr-KBr,从共晶体到富锂电解质的成分变化会明显阻碍或消除K6Fe,SMC1的形成。