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金屬鋰電池和鋰離子電池的區別?

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2020年07月29日  

鋰離子電池:是一種二次電池(充電電池),它主要依靠鋰離子在正極和負極之間移動來工作。在充放電過程中,Li+在兩個電極之間往返嵌入和脫嵌:充電時,Li+從正極脫嵌,經過電解質嵌入負極,負極處于富鋰狀態;放電時則相反。


(1)正極——活性物質一般為錳酸鋰或者鈷酸鋰,鎳鈷錳酸鋰材料,電動自行車則普遍用鎳鈷錳酸鋰(俗稱三元)或者三元+少量錳酸鋰,純的錳酸鋰和磷酸鐵鋰則由于體積大、性能不好或成本高而逐漸淡出。導電極流體使用厚度10--20微米的電解鋁箔。


(2)隔膜——一種經特殊成型的高分子薄膜,薄膜有微孔結構,可以讓鋰離子自由通過,而電子不能通過。


(3)負極——活性物質為石墨,或近似石墨結構的碳,導電集流體使用厚度7-15微米的電解銅箔。


(4)有機電解液——溶解有六氟磷酸鋰的碳酸酯類溶劑,聚合物的則使用凝膠狀電解液。


(5)電池外殼——分為鋼殼(方型很少使用)、鋁殼、鍍鎳鐵殼(圓柱電池使用)、鋁塑膜(軟包裝)等,還有電池的蓋帽,也是電池的正負極引出端。


鋰離子電池以碳素材料為負極,以含鋰的化合物作正極,沒有金屬鋰存在,只有鋰離子,這就是鋰離子電池。鋰離子電池是指以鋰離子嵌入化合物為正極材料電池的總稱。鋰離子電池的充放電過程,就是鋰離子的嵌入和脫嵌過程。在鋰離子的嵌入和脫嵌過程中,同時伴隨著與鋰離子等當量電子的嵌入和脫嵌(習慣上正極用嵌入或脫嵌表示,而負極用插入或脫插表示)。在充放電過程中,鋰離子在正、負極之間往返嵌入/脫嵌和插入/脫插,被形象地稱為“搖椅電池”。


當對電池進行充電時,電池的正極上有鋰離子生成,生成的鋰離子經過電解液運動到負極。而作為負極的碳呈層狀結構,它有很多微孔,達到負極的鋰離子就嵌入到碳層的微孔中,嵌入的鋰離子越多,充電容量越高。同樣,當對電池進行放電時(即我們使用電池的過程),嵌在負極碳層中的鋰離子脫出,又運動回正極。回正極的鋰離子越多,放電容量越高。


一般鋰電池充電電流設定在0.2C至1C之間,電流越大,充電越快,同時電池發熱也越大。而且,過大的電流充電,容量不夠滿,因為電池內部的電化學反應需要時間。就跟倒啤酒一樣,倒太快的話會產生泡沫,反而不滿。


1)電壓高


單體電池的工作電壓高達3.7-3.8V(磷酸鐵鋰的是3.2V),是Ni-Cd、Ni-MH電池的3倍。


2)比能量大


能達到的實際比能量為555Wh/kg左右,即材料能達到150mAh/g以上的比容量(3--4倍于Ni-Cd,2--3倍于Ni-MH),已接近于其理論值的約88%。


3)循環壽命長


一般均可達到500次以上,甚至1000次以上,磷酸鐵鋰的可以達到2000次以上。對于小電流放電的電器,電池的使用期限,將倍增電器的競爭力。


4)安全性能好


無公害,無記憶效應。作為Li-ion前身的鋰電池,因金屬鋰易形成枝晶發生短路,縮減了其應用領域:Li-ion中不含鎘、鉛、汞等對環境有污染的元素:部分工藝(如燒結式)的Ni-Cd電池存在的一大弊病為“記憶效應”,嚴重束縛電池的使用,但Li-ion根本不存在這方面的問題。


5)自放電小


室溫下充滿電的Li-ion儲存1個月后的自放電率為2%左右,大大低于Ni-Cd的25-30%,Ni-MH的30-35%。


6)快速充電


1C充電30分鐘容量可以達到標稱容量的80%以上,磷鐵電池可以達到10分鐘充電到標稱容量的90%。


7)工作溫度


工作溫度為-25~45°C,隨著電解液和正極的改進,期望能擴寬到-40~70°C。


衰老


與其它充電電池不同,鋰離子電池的容量會緩慢衰退,與使用次數有關,也與溫度有關。這種衰退的現象可以用容量減小表示,也可以用內阻升高表示。


回收率


大約有1%的出廠新品因種種原因需要回收。


不耐受過充


過充電時,過量嵌入的鋰離子會永久固定于晶格中,無法再釋放,可導致電池壽命短。


不耐受過放


過放電時,電極脫嵌過多鋰離子,可導致晶格坍塌,從而縮短壽命。


鋰電池是用金屬鋰作為電極的一種儲能電池,比能量極高,早期分為一次性電池和可充電鋰電池,但在可充電鋰電池發生事故以后,民用市場上已經很少見得到可充電鋰電池。鋰離子充電電池實際上是利用鋰離子的濃度差進行儲能和放電,電池中不存在金屬鋰。


金屬鋰電池跟普通干電池的原理一樣,它是用金屬鋰作為電極,通過金屬鋰的腐蝕或叫氧化來產生電能的,用完就廢了,不能充電。


最主要的區別是金屬鋰電池是一次性電池,鋰離子電池是可充電循環電池!金屬鋰電池跟普通干電池的原理一樣,它是用金屬鋰作為電極,通過金屬鋰的腐蝕或叫氧化來產生電能的,用完就廢了,不能充電;鋰離子電池一般用鈷酸鋰做正極,碳做負極,中間填充電解液以形成離子游離的通道,用隔膜來分離正負極防止短路。當充電時由于電場作用鋰離子從鈷酸鋰中游出,游離在電液中穿過隔膜中的孔隙,到達負極與碳反應生成碳化鋰;放電過程與此相反,鋰離子又回到正極,這就是鋰離子電池的充放電過程。


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