锂電池

锂電池

電池類型
锂電池在中國已經形成完整的産業鍊,下遊動力和儲能電池需求巨大;超級電容在快速充放電、高循環壽命、高功率密度方面相比較锂電池有明顯優勢,能夠廣泛用于城市公交、軌道交通、風力發電、石油鑽探、港口機械等領域。[1]
    中文名:锂電池 外文名:Lithium Cell 所屬品牌: 産品類型: 發明家:愛迪生 化學反應:氧化還原反應

主要功能

所以,锂電池長期沒有得到應用。随着科學技術的發展,現在锂電池已經成為了主流。锂電池大緻可分為兩類:锂金屬電池和锂離子電池。锂離子電池不含有金屬态的锂,并且是可以充電的。可充電電池的第五代産品锂金屬電池在1996年誕生,其安全性、比容量、自放電率和性能價格比均優于锂離子電池。由于其自身的高技術要求限制,現在隻有少數幾個國家的公司在生産這種锂金屬電池。

工作原理

锂金屬電池:锂金屬電池一般是使用二氧化錳為正極材料、金屬锂或其合金金屬為負極材料、使用非水電解質溶液的電池。

放電反應:Li+MnO2=LiMnO2

锂離子電池:

锂離子電池一般是使用锂合金金屬氧化物為正極材料、石墨為負極材料、使用非水電解質的電池。

充電正極上發生的反應為

LiCoO2==Li(1-x)CoO2+XLi++Xe-(電子)

充電負極上發生的反應為

6C+XLi++Xe-=LixC6

充電電池總反應:LiCoO2+6C=Li(1-x)CoO2+LixC6

正極

正極材料:可選的正極材料很多,主流産品多采用锂鐵磷酸鹽。不同的正極材料對照:

正極反應:放電時锂離子嵌入,充電時锂離子脫嵌。充電時:LiFePO4→Li1-xFePO4+xLi++xe-放電時:Li1-xFePO4+xLi++xe-→LiFePO4

負極

負極材料:多采用石墨。新的研究發現钛酸鹽可能是更好的材料。負極反應:放電時锂離子脫嵌,充電時锂離子嵌入。

充電時:xLi++xe-+6C→LixC6;放電時:LixC6→xLi++xe-+6C

早期研發

锂電池最早期應用在心髒起搏器中。锂電池的自放電率極低,放電電壓平緩等優點,使得植入人體的起搏器能夠長期運作而不用重新充電。锂電池一般有高于3.0伏的标稱電壓,更适合作集成電路電源。二氧化錳電池,就廣泛用于計算器,數碼相機、手表中。

為了開發出性能更優異的品種,人們對各種材料進行了研究,從而制造出前所未有的産品。

1992年Sony成功開發锂離子電池。它的實用化,使人們的移動電話、筆記本、計算器等攜帶型電子設備的重量和體積大大減小。

種類

锂電池通常分兩大類:

锂金屬電池:锂金屬電池一般是使用二氧化錳為正極材料、金屬锂或其合金金屬為負極材料、使用非水電解質溶液的電池。

锂離子電池:锂離子電池一般是使用锂合金金屬氧化物為正極材料、石墨為負極材料、使用非水電解質的電池。

雖然锂金屬電池的能量密度高,理論上能達到3860瓦/公斤。但是由于其性質不夠穩定而且不能充電,所以無法作為反複使用的動力電池。而锂離子電池由于具有反複充電的能力,被作為主要的動力電池發展。但因為其配合不同的元素,組成的正極材料在各方面性能差異很大,導緻業内對正極材料路線的紛争加大。

電池材料

碳負極材料

已經實際用于锂離子電池的負極材料基本上都是碳素材料,如人工石墨、天然石墨、中間相碳微球、石油焦、碳纖維、熱解樹脂碳等。

錫基負極材料

錫基負極材料可分為錫的氧化物和錫基複合氧化物兩種。氧化物是指各種價态金屬錫的氧化物。沒有商業化産品。

氮化物

也沒有商業化産品。

合金類

包括錫基合金、矽基合金、鍺基合金、鋁基合金、銻基合金、鎂基合金和其它合金,也沒有商業化産品。

納米級

納米碳管、納米合金材料。

納米氧化物

目前合肥翔正化學科技有限公司根據2009年锂電池新能源行業的市場發展最新動向,諸多公司已經開始使用納米氧化钛和納米氧化矽添加在以前傳統的石墨,錫氧化物,納米碳管裡面,極大地提高锂電池的充放電量和充放電次數。

導電塗層

簡介

導電塗層也稱為預塗層,在锂電池行業内通常指塗複于正極集流體——鋁箔表面的一層導電塗層,塗複導電塗層的鋁箔稱為預塗層鋁箔或簡稱塗層鋁箔,其最早在電池中的實驗可以追溯到70年代,而近幾年随着新能源行業,特别是磷酸鐵锂電池的發展而風生水起,成為業内炙手可熱的新技術或新材料。

性能

導電塗層在锂電池中能夠有效提高極片附着力,減少粘結劑的使用量,同時對于電池的電性能也有顯着提升。國外的大公司産品就不介紹了,介紹一下國内唯一一家在市場上推廣,并擁有自主知識産權的産品——WX112,由中興新旗下的上海中興派能能源科技有限公司研發和生産,從拿到的樣品看,滿塗、留邊、留間隙等技術要求都可以實現。性能如下:

1.接觸電阻下降40%

2.膠黏劑用量降低50%

3.同倍率下,電池電壓平台提升20%

4.材料與集流體附着力提高30%,經過長期循環不會有脫層現象。

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