锂离子电池方面的知识

2020-09-18  来自: 亚搏手机app下载 浏览次数:141

      锂为“稀有金属”,其实它在地壳中的含量不算“稀有”,地壳中约有0.0065%的锂 。

      元素中文名称:锂

      元素英文名称:Lithium

      元素符号:Li

      银白色的金属,密度0.534克/厘米3,熔点180.54℃,沸点1317℃,是轻的金属,可与大量无机试剂和有机试剂发生反应,与水的反应非常剧烈。

      以前照相机里用的扣式电池就属于锂电池。锂电池的正极材料是二氧化锰或亚硫酰氯,负极是锂。电池组装完成后电池即有电压,不需充电.这种电池也可以充电,但循环性能不好,在充放电循环过程中,容易形成锂枝晶,造成电池内部短路,所以一般情况下这种电池是禁止充电的。

     锂电池的发展历史:

     1970年代埃克森的M.S.Whittingham采用硫化钛作为正极材料,金属锂作为负极材料,制成锂电池。

     1982年伊利诺伊理工大学(the Illinois Institute of Technology)的R.R.Agarwal和J.R.Selman发现锂离子具有嵌入石墨的特性,此过程是快速的,并且可逆。与此同时,采用金属锂制成的锂电池,其安全隐患备受关注,因此人们尝试利用锂离子嵌入石墨的特性制作充电电池。可用的锂离子石墨电极由贝尔实验室试制成功。

     1983年M.Thackeray、J.Goodenough等人发现锰尖晶石是优良的正极材料,具有低价、稳定和优良的导电、导锂性能。其分解温度高,且氧化性远低于钴酸锂,即使出现短路、过充电,也能够避免了燃烧、爆炸的危险。

     1989年,A.Manthiram和J.Goodenough发现采用聚合阴离子的正极将产生更高的电压。

     1991年SONY公司发布商用锂离子电池。以炭材料为负极,以含锂的化合物作正极的锂电池,在充放电过程中,没有金属锂存在,只有锂离子,这就是锂离子电池。随后,锂离子电池革新了消费电子产品的面貌。

     1996年Padhi和Goodenough发现具有橄榄石结构的磷酸盐,如磷酸锂铁(LiFePO4),比传统的正极材料更具优越性,因此已成为当前主流的正极材料。


      目前市场上钢壳/铝壳/圆柱/软包装系列:

(1)正极——活性物质一般为钴酸锂,现在又出现了镍/钴/锰/酸锂材料,电动自行车则用磷酸铁锂,导电集流体使用厚度10--20微米的电解铝箔

(2)隔膜——一种特殊的复合膜,可以让离子通过,但却是电子的绝缘体

(3)负极——活性物质为石墨,或近似石墨结构的碳,导电集流体使用厚度7-15微米的电解铜箔

(4)有机电解液——溶解有六氟磷酸锂的碳酸酯类溶剂,聚合物的则使用凝胶状电解液

(5)电池外壳——分为钢壳(现在方型很少使用)、铝壳、镀镍铁壳(圆柱电池使用)、铝塑膜(软包装)等,还有电池的盖帽,也是电池的正负极引出端


      钴酸锂和磷酸铁锂

      钴酸锂类型材料为正极的锂离子电池不适合用作大电流放电,过大电流放电时会降低放电时间(内部会产生较高的温度而损耗能量),一般适合小电流产品如手机电池等使用;

根据锂离子电池所用电解质材料不同,锂离子电池可以分为液态锂离子电池(lithium ion battery, 简称为LIB)和聚合物锂离子电池(polymer lithium ion battery, 简称为LIP)两大类。

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