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电池
电池
电池的分类有不同的方法其分类方法大体上可分为三大类
第一类:
按电解液种类划分包括:
碱性电池,电解质主要以氢氧化钾水溶液为主的电池,如:
碱性锌锰电池(俗称碱锰电池或碱性电池)、镉镍电池、氢镍电池等;酸性电池,主要以硫酸水溶液为介质,如铅酸蓄电池;中性电池,以盐溶液为介质,如锌锰干电池(有的消费者也称之为酸性电池)、海水激活电池等;有机电解液电池,主要以有机溶液为介质的电池,如锂电池、锂离子电池待。
第二类:
按工作性质和贮存方式划分包括:
一次电池,又称原电池,即不能再充电的电池,如锌锰干电池、锂原电池等;二次电池,即可充电电池,如氢镍电池、锂离子电池、镉镍电池等;蓄电池习惯上指铅酸蓄电池,也是二次电池;燃料电池,即活性材料在电池工作时才连续不断地从外部加入燃料,如燃料电池等;贮备电池,即电池贮存时不直接接触电解液,直到电池使用时,才加入电解液,如镁-氯化银电池又称海水激活电池等。
第三类:
按电池所用正、负有为材料划分包括:
锌系列电池,如锌锰电池、锌银电池等;镍系列电池,如镉镍电池、氢镍电池等;铅系列电池,如铅酸电池等;锂系列电池、锂镁电池;二氧化锰系列电池,如锌锰电池、碱锰电池等;空气(氧气)系列电池,如锌空电池等。
充电电池定义
充电电池又称:
蓄电池、二次电池,是可以反复充电使用的电池。
常见的有:
铅酸电池(用于汽车时,俗称“电瓶”)、镉镍电池、氢镍电池、锂离子电池。
电池的额定容量
电池的额定容量指在一定放电条件下,电池放电至截止电压时放出的电量。
IEC标准规定镍镉和镍氢电池在20±5℃环境下,以0.1C充电16小时后以0.2C放电至1.0V时所放出的电量为电池的额定容量。
单位有Ah,mAh(1Ah=1000mAh)
氢燃料电池
汽车是人们生活中的重要交通工具,而汽车排放的尾气又是造成日益严重的环境污染的重要原因,为此,人们急需寻找一种代用燃料。
科学家经过几十年的精心研究发现,用氢燃料电池作汽车动力无污染环境的有害成份。
因此,使用氢燃料电池的汽车才是名副其实的“绿色燃料”汽车。
据报道,在冰岛政府的支持下,戴姆勒—克莱斯勒公司和壳牌公司1999年初公布了把这个岛国变为世界上第一个“氢经济”的国家计划——最终用无污染的氢能源取代所有小轿车、公共汽车上使用的柴油和汽油。
目前,德国已经陆续推出了各种燃氢汽车。
过去,人们总以为氢气是一种化学元素,很少把它作为能源来看待。
自从出现了火箭和氢弹之后,氢气又变成了航天和核武器的重要材料,现在又将其制成氢燃料电池,为人们提供电能。
那么,氢气是怎样发电的呢?
氢燃料电池发电的基本原理是电解水的逆反应,把氢和氧分别供给阴极和阳极,氢通过阴极向外扩散和电解质发生反应后,放出电子通过外部的负载到达阳极。
氢燃料电池与普通电池的区别主要在于:
干电池、蓄电池是一种储能装置,是把电能贮存起来,需要时再释放出来;而氢燃料电池严格地说是一种发电装置,像发电厂一样,是把化学能直接转化为电能的电化学发电装置。
另外,氢燃料电池的电极用特制多孔性材料制成,这是氢燃料电池的一项关键技术,它不仅要为气体和电解质提供较大的接触面,还要对电池的化学反应起催化作用。
20世纪60年代,氢燃料电池就已经成功地应用于航天领域。
往返于太空和地球之间的“阿波罗”飞船就安装了这种体积小、容量大的装置。
进入70年代以后,随着人们不断地掌握多种先进的制氢技术,很快,氢燃料电池就被运用于发电和汽车。
大型电站,无论是水电、火电或核电,都是把发出的电送往电网,由电网输送给用户。
但由于各用电户的负荷不同,电网有时呈现为高峰,有时则呈现为低峰,这就会导致停电或电压不稳。
另外,传统的火力发电站的燃烧能量大约有70%要消耗在锅炉和汽轮发电机这些庞大的设备上,燃烧时还会消耗大量的能源和排放大量的有害物质。
而使用氢燃料电池发电,是将燃料的化学能直接转换为电能,不需要进行燃烧,能量转换率可达60%~80%,而且污染少、噪音小,装置可大可小,非常灵活。
氢的化学特性活跃,它可同许多金属或合金化合。
某些金属或合金吸收氢之后,形成一种金属氢化物,其中有些金属氢化物的氢含量很高,甚至高于液氢的密度,而且该金属氢化物在一定温度条件下会分解,并把所吸收的氢释放出来,这就构成了一种良好的贮氢材料。
随着制氢技术的发展,氢燃料电池离我们的生活越来越近。
到那时,氢气将像煤气一样通过管道被送入千家万户,每个用户则采用金属氢化物的贮罐将氢气贮存起来,然后连接氢燃料电池,再接通各种用电设备。
它将为人们创造舒适的生活环境,减轻繁重的生活事务。
但愿这种清洁方便的新型能源——氢燃料电池早日在人们日常生活中
从长远看,未来最具可实现性的动力是氢燃料电池。
随着社会日益发展,汽车数量的不断增加,氢是唯一能够持续减少二氧化碳排放的载能体。
这辆零排放燃料电池车,以液态氢作为燃料带动一个燃料电池组,其排放物仅仅是水。
它的燃料电池组总体积仅相当于一台普通的汽油发动机。
锌空气燃料电池
汽车中没有发动机、气缸、变速箱,也没有排气管,代之以电机、控制器和一叠叠的锌空气金属燃料动力电池。
这不是凭空想象,而是记者在第二届中国国际电动车博览会看到的事实,这就是博信电池(上海)有限公司携浙江大学电力电子应用技术国家工程研究中心电动汽车室在展会上展出的全世界第一辆锌空气金属燃料电池轿车。
想象一下,如果这种车的技术能够推广开,也许若干年后,在中国的街道上,即使是最低档的轿车都将没有那让人厌烦的引擎噪声,而引擎噪声将只属于赛车场!
有专家认为,发展电动车是中国在汽车整车研发中赶上和超过世界先进水平的惟一希望。
据浙江大学电动汽车室副主任陈立铭教授介绍,电动车的四大构件中,车架、控制器、电机在技术上已经不是问题,惟独电池是一大瓶颈。
国际上现有的解决方案有三种:
常规蓄电池(如铅酸、镍氢和锂离子电池),电动与汽油混合动力以及氢氧、铝空气、锌空气等燃料电池。
陈教授介绍说,在常规蓄电池中,锂离子电池的呼声最高,它的能量密度大,但是性价比、安全性差,用作车用动力电池易燃易爆,而且,现有的锂离子电池工艺不成熟,所以不大可能大规模推广;在燃料电池中,氢氧燃料电池是最好的,因为全球氢氧化物在海水、植物等中大量存在,不存在原料缺乏问题,但是储氢困难以及催化剂铂全球储量极低等因素,使之在20~30年内很难实现商业化;在金属燃料电池中,铝空气电池和锌空气电池最有前景,铝空气电池潜在的重量能量比是锌空气电池的两倍,但是氧化铝的电解还原过程极其耗电,民用前景微乎其微;相比最常用的铅酸电池,锌空气燃料电池的重量能量比是其5倍。
“实际使用中,每公斤铅酸电池大约能提供40瓦时电量,锌空气电池能提供200瓦时。
而且,锌空气电池的潜在重量能量比可以在短时间内翻一番。
即便如此,它距离1350瓦时的理论值,还有着很大的发展空间。
”陈教授肯定地说。
从技术角度出发,相同单位重量的锌空气电池的电容量理论上比其他电池高出数倍,不过它也有缺陷,只有在配方及工艺方法合适的情况下,锌空气电池才能发挥出高功率。
锌空气电池究竟什么样呢?
不同于常规的蓄电池,锌空气电池是金属燃料动力电池的一种,它以经过类似“膨化”处理的锌板为阳极,以空气等为阴极,氢氧化钾作为电解液,使锌高强度氧化,利用其蕴含的高电位差产生高能量。
经过处理的锌板,在空气中放置几分钟,锌板会变得像燃烧一样“通红”,蕴含能量可见一斑。
锌空气电池不必充电,用户可以在“换电站”就近更换。
就大家都关心的使用成本问题,记者采访了博信公司的杨宇强董事长,他介绍说,单独地看,锌空气电池的制造成本只是同等锂离子电池的1/7—1/6;如果1辆车按使用5年计算,平均下来,锌空气电池每度电的成本与铅酸电池接近。
在展会上展出的这辆车的一次性行驶里程超过200公里,接近一般轿车在市区内一天的里程。
那么这种汽车能不能投入批量生产呢?
陈立铭教授认为,如果国家能投一部分钱成立联合体,博信公司可以优化电池结构、供氧和通风系统,浙大可以优化电路,那样就可以为北京奥运会提供具有竞争力的零污染电池巴士。
陈教授断言:
“因为中国重视电动车的发展,现在各种条件表明,电动车有可能首先在中国大规模生产。
”杨董事长也认为,锌空气电池不一定能取代汽油,但是一旦其成功上市,铅酸电池的市场寿命将在2~5年内结束。
镉镍电池
镉镍电池(nickel-cadmiumbattery)采用金属镉作负极活性物质,氢氧化镍作正极活性物质的碱性蓄电池。
正、负极材料分别填充在穿孔的附镍钢带(或镍带)中,经拉浆、滚压、烧结、化成或涂膏、烘干、压片等方法制成极板;用聚酰胺非织布等材料作隔离层;用氢氧化钾水溶液作电解质溶液;电极经卷绕或叠合组装在塑料或镀镍钢壳内。
镉镍电池标称电压为1.2V,有圆柱密封式(KR)、扣式(KB)、方形密封式(KC)等多种类型。
具有使用温度范围宽、循环和贮存寿命长、能以较大电流放电等特点,但存在“记忆”效应,常因规律性的不正确使用造成电性能下降。
镉镍电池的电池表达式为:
(-)Cd︱KOH(NaOH)︱NiOOH(+)
电池反应为:
放电时:
Cd+NiOOH+H2O→Ni(OH)2+Cd(OH)2
充电时:
Ni(OH)2+Cd(OH)2→Cd+NiOOH+H2O
大型袋式和开口式镉镍电池主要用于铁路机车、矿山、装甲车辆、飞机发动机等作起动或应急电源。
圆柱密封式镉镍电池主要用于电动工具、剃须器等便携式电器。
小型扣式镉镍电池主要用于小电流、低倍率放电的无绳电话、电动玩具等。
由于废弃镉镍电池对环境的污染,该系列的电池将逐渐被性能更好的金属氢化物镍电池所取代。
锂离子电池
简介
锂离子电池(Li-ionBatteries)是锂电池发展而来。
所以在介绍Li-ion之前,先介绍锂电池。
举例来讲,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。
后来,日本索尼公司发明了以炭材料为负极,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。
当对电池进行充电时,电池的正极上有锂离子生成,生成的锂离子经过电解液运动到负极。
而作为负极的碳呈层状结构,它有很多微孔,达到负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中,嵌入的锂离子越多,充电容量越高。
同样,当对电池进行放电时(即我们使用电池的过程),嵌在负极碳层中的锂离子脱出,又运动回正极。
回正极的锂离子越多,放电容量越高。
我们通常所说的电池容量指的就是放电容量。
在Li-ion的充放电过程中,锂离子处于从正极→负极→正极的运动状态。
Li-ionBatteries就像一把摇椅,摇椅的两端为电池的两极,而锂离子就象运动员一样在摇椅来回奔跑。
所以Li-ionBatteries又叫摇椅式电池。
锂离子电池电池组成部分
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
锂离子电池-原理解构
]锂系电池分为锂电池和锂离子电池。
目前手机和笔记本电脑使用的都是锂离子电池,通常人们俗称其为锂电池,而真正的锂电池由于危险性大,很少应用于日常电子产品。
锂离子电池以碳素材料为负极,以含锂的化合物作正极,没有金属锂存在,只有锂离子,这就是锂离子电池。
锂离子电池是指以锂离子嵌入化合物为正极材料电池的总称。
锂离子电池的充放电过程,就是锂离子的嵌入和脱嵌过程。
在锂离子的嵌入和脱嵌过程中,同时伴随着与锂离子等当量电子的嵌入和脱嵌(习惯上正极用嵌入或脱嵌表示,而负极用插入或脱插表示)。
在充放电过程中,锂离子在正、负极之间往返嵌入/脱嵌和插入/脱插,被形象地称为“摇椅电池”。
锂离子电池能量密度大,平均输出电压高。
自放电小,好的电池,每月在2%以下(可恢复)。
没有记忆效应。
工作温度范围宽为-20℃~60℃。
循环性能优越、可快速充放电、充电效率高达100%,而且输出功率大。
使用寿命长。
不含有毒有害物质,被称为绿色电池。
充电是电池重复使用的重要步骤,锂离子电池的充电过程分为两个阶段:
恒流快充阶段(指示灯呈红色或黄色)和恒压电流递减阶段(指示灯呈绿色)。
恒流快充阶段,电池电压逐步升高到电池的标准电压,随后在控制芯片下转入恒压阶段,电压不再升高以确保不会过充,电流则随着电池电量的上升逐步减弱到设定的值,而最终完成充电。
电量统计芯片通过记录放电曲线可以抽样计算出电池的电量。
锂离子电池在多次使用后,放电曲线会发生改变,锂离子电池虽然不存在记忆效应,但是充、放电不当会严重影响电池性能。
锂离子电池过度充放电会对正负极造成永久性损坏。
过度放电导致负极碳片层结构出现塌陷,而塌陷会造成充电过程中锂离子无法插入;过度充电使过多的锂离子嵌入负极碳结构,而造成其中部分锂离子再也无法释放出来。
充电量等于充电电流乘以充电时间,在充电控制电压一定的情况下,充电电流越大(充电速度越快),充电电量越小。
电池充电速度过快和终止电压控制点不当,同样会造成电池容量不足,实际是电池的部分电极活性物质没有得到充分反应就停止充电,这种充电不足的现象随着循环次数的增加而加剧。
锂离子电池-种类
[不可充电的锂电池有多种,目前常用的有锂-二氧化锰电池、锂—亚硫酰氯电池及锂和其它化合物电池。
1锂-二氧化锰电池(Li--MnO2)
锂-二氧化锰电池是一种以锂为阳极(负极)、以二氧化锰为阴极(正极),并采用有机电解液的一次性电池。
该电池的主要特点是电池电压高,额定电压为3V(是一般碱性电池的2倍);终止放电电压为2V;比能量大(金属锂的理论克容量为3074mAh);放电电压稳定可靠;有较好的储存性能(储存时间3年以上)、自放电率低(年自放电率≤10%);工作温度范围-20℃~+60℃。
该电池可以做成不同的外形以满足不同要求,它有长方形、圆柱形及纽扣形(扣式)。
2 锂—亚硫酰氯电池(Li--SOCl2)
该类电池的比能量是所有商业化电池中最高的,放电电压特别平稳,一般用于不能经常维护的电子设备、仪器上,应用领域很窄。
3 锂离子电池(Li--ion)
可充电锂离子电池是目前手机、笔记本电脑等现代数码产品中应用最广泛的电池,但它较为“娇气”,在使用中不可过充、过放(会损坏电池或使之报废)。
因此,在电池上有保护元器件或保护电路以防止昂贵的电池损坏。
锂离子电池充电要求很高,要保证终止电压精度在±1%之内,目前各大半导体器件厂已开发出多种锂离子电池充电的IC,以保证安全、可靠、快速地充电。
现在手机已十分普遍,基本上都是使用锂离子电池。
正确地使用锂离子电池对延长电池寿命是十分重要的。
它根据不同的电子产品的要求可以做成扁平长方形、圆柱形、长方形及扣式,并且有由几个电池串联并联在一起组成的电池组。
锂离子电池的额定电压,因为近年材料的变化,一般为3.7V,磷酸铁锂(以下称磷铁)正极的则为3.2V。
充满电时的终止充电电压一般是4.2V,磷铁3.65V。
锂离子电池的终止放电电压为2.75V~3.0V(电池厂给出工作电压范围或给出终止放电电压,各参数略有不同,一般为3.0V,磷铁为2.5V)。
低于2.5V(磷铁2.0V)继续放电称为过放,过放对电池会有损害。
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),并可能发生危险;但现在研发的磷酸铁锂正极材料锂电池,可以以20C甚至更大(C是电池的容量,如C=800mAh,1C充电率即充电电流为800mA)的大电流进行充放电,特别适合电动车使用。
因此电池生产工厂给出最大放电电流,在使用中应小于最大放电电流。
锂离子电池对温度有一定要求,工厂给出了充电温度范围、放电温度范围及保存温度范围,过压充电会造成锂离子电池永久性损坏。
锂离子电池充电电流应根据电池生产厂的建议,并要求有限流电路以免发生过流(过热)。
一般常用的充电倍率为0.25C~1C。
在大电流充电时往往要检测电池温度,以防止过热损坏电池或产生爆炸。
锂离子电池充电分为两个阶段:
先恒流充电,到接近终止电压时改为恒压充电,其充电特性如图2所示。
这是一种800mAh容量的电池,其终止充电电压为4.2V。
电池以800mA(充电率为1C)恒流充电,开始时电池电压以较大的斜率升压,当电池电压接近4.2V时,改成4.2V恒压充电,电流渐降,电压变化不大,到充电电流降为1/10-50C(各厂设定值不一,不影响使用)时,认为接近充满,可以终止充电(有的充电器到1/10C后启动定时器,过一定时间后结束充电)。
锂离子电池在充电或放电过程中若发生过充、过放或过流时,会造成电池的损坏或降低使用寿命。
充放电
第一次充放电,如果时间能较长(一般3--4小时足够),那么可以使电极尽可能多的达到最高氧化态(充足电),放电(或使用)时则强制放到规定的电压、或直至自动关机,如此能激活电池使用容量。
但在锂离子电池的平常使用中,不需要如此操作,可以随时根据需要充电,充电时既不必要一定充满电为止,也不需要先放电。
象首次充放电那样的操作,只需要每隔3--4个月进行连续的1--2次即可。
锂离子电池优缺点
锂离子电池具有以下优点:
1)电压高,单体电池的工作电压高达3.7-3.8V(磷酸铁锂的是3.2V),是Ni-Cd、Ni-H电池的3倍
2)比能量大,目前能达到的实际比能量为555Wh/kg左右,即材料能达到150mAh/g以上的比容量(3--4倍于Ni-Cd,2--3倍于Ni-MH),已接近于其理论值的约88%。
3)循环寿命长,一般均可达到500次以上,甚至1000次以上,磷酸铁锂的可以达到2000次以上。
对于小电流放电的电器,电池的使用期限,将倍增电器的竞争力。
4)安全性能好,无公害,无记忆效应.作为Li-ion前身的锂电池,因金属锂易形成枝晶发生短路,缩减了其应用领域:
Li-ion中不含镉、铅、汞等对环境有污染的元素:
部分工艺(如烧结式)的Ni-Cd电池存在的一大弊病为“记忆效应”,严重束缚电池的使用,但Li-ion根本不存在这方面的问题。
5)自放电小,室温下充满电的Li-ion储存1个月后的自放电率为2%左右,大大低于Ni-Cd的25-30%,Ni、MH的30-35%。
6) 可快速充放电,1C充电30分钟容量可以达到标称容量的80%以上,现在磷铁电池可以达到10分钟充电到标称容量的90%。
7) 工作温度范围高,工作温度为-25~45°C,随着电解液和正极的改进,期望能扩宽到-40~70°C。
锂离子电池也存在着一定的缺点,如:
1)电池成本较高。
主要是电池使用主要材料的价格高(如钴酸锂、高纯电解铜、高纯电解液等材料价格昂贵),电解质体系提纯困难。
另外,生产过程控制要求很高,增加了管理和设备运行成本。
2)钴酸锂的电池不能大电流放电。
由于有机电解质体系等原因,电池内阻相对其他类电池大。
故要求较小的放电电流密度,一般放电电流在1C以下,只适合于中小电流的电器使用。
但现在使用镍钴锰酸锂和磷铁做正极的电池,用于电动工具和电动车等,已经可以10-20C放电。
未来磷酸亚铁锂(参考我的百科词条:
磷酸亚铁锂)正极可能应用到电动汽车上,使中途充电如加油一般方便。
3)需要保护线路控制。
A、过充保护:
电池过充将破坏正极结构而影响性能和寿命;同时过充电使电解液分解,内部压力过高而导致漏液等问题;故必须在4.1V-4.2V的恒压下充电;
B、过放保护:
过放会导致活性物质的恢复困难,故也需要有保护线路控制。
材料
电子信息时代使对移动电源的需求快速增长。
由于锂离子电池具有高电压、高容量的重要优点,且循环寿命长、安全性能好,使其在便携式电子设备、电动汽车、空间技术、国防工业等多方面具有广阔的应用前景,成为近几年广为关注的研究热点。
锂离子电池的机理一般性分析认为,锂离子电池作为一种化学电源,指分别用两个能可逆地嵌入与脱嵌锂离子的化合物作为正负极构成的二次电池。
当电池充电时,锂离子从正极中脱嵌,在负极中嵌入,放电时反之。
锂离子电池是物理学、材料科学和化学等学科研究的结晶。
锂离子电池所涉及的物理机理,目前是以固体物理中嵌入物理来解释的,嵌入(intercalation)是指可移动的客体粒子(分子、原子、离子)可逆地嵌入到具有合适尺寸的主体晶格中的网络空格点上。
电子输运锂离子电池的正极和负极材料都是离子和电子的混合导体嵌入化合物。
电子只能在正极和负极材料中运动[4][5][6]。
已知的嵌入化合物种类繁多,客体粒子可以是分子、原子或离子.在嵌入离子的同时,要求由主体结构作电荷补偿,以维持电中性。
电荷补偿可以由主体材料能带结构的改变来实现,电导率在嵌入前后会有变化。
锂离子电池电极材料可稳定存在于空气中与其这一特性息息相关。
嵌入化合物只有满足结构改变可逆并能以结构弥补电荷变化才能作为锂离子电池电极材料。
控制锂离子电池性能的关键材料——电池中正负极活性材料是这一技术的关键,这是国内外研究人员的共识。
1正极材料的性能和一般制备方法
正极中表征离子输运性质的重要参数是化学扩散系数,通常情况下,正极活性物质中锂离子的扩散系数都比较低。
锂嵌入到正极材料或从正级材料中脱嵌,伴随着晶相变化。
因此,锂离子电池的电极膜都要求很薄,一般为15-50微米的数量级。
正极材料的嵌锂化合物是锂离子电池中锂离子的临时储存容器。
为了获得较高的单体电池电压,倾向于选择高电势的嵌锂化合物。
正极材料应满足:
1)在所要求的充放电电位范围内,具有与电解质溶液的电化学相容性;
2)温和的电极过程动力学;
3)高度可逆性;
4)全锂化状态下在空气中的稳定性。
研究的热点主要集中在层状LiMO2和尖晶石型LiM2O4结构的化合物及复合两到三种M(M为Co,Ni,Mn,V等过渡金属离子)的类似电极材料上。
作为锂离子电池的正极材料,Li离子的脱嵌与嵌入过程中结构变化的程度和可逆性决定了电池的稳定重复充放电性。
正极材料制备中,其原料性能和合成工艺条件都会对最终结构产生影响。
多种有前途的正极材料,都存在使用循环过程中电容量衰减的情况,这是研究中的首要问题。
已商品化的正极材料有Li1-xCoO2(0 它们作为锂离子电池正极材料各有优劣。 钴酸锂为正极的锂离子电池具有开路电压高,比能量大,循环寿命长,能快速充放电等优点,但安全性差;镍钴锰酸锂较锂钴氧价格低,性能与钴酸锂相当,安全性较好,已经大量使用;而锰酸锂价格更为低廉,制备相对容易,而且其耐过充安全性能好,但其嵌锂容量偏低,并且充放电时尖晶石结构不稳定。 从应用前景来看,寻求资源丰富、价廉、无公害,还有在过充电时对电压控制和电路保护的要求较低等优点的,高性能的正极材料将是锂离子电池正极材料研究的重点,现在磷酸铁锂成为最有希望的材料。 另外,国外有报道LiVO2亦能形成层状化合物,可作
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