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鋰離子電池方面的知識
2011-07-20
鋰為“稀有金屬”,其實它在地殼中的含量不算“稀有”,地殼中約有0.0065%的鋰 。
元素中文名稱:鋰
元素英文名稱:Lithium
元素符號:Li
銀白色的金屬,密度0.534克/厘米3,熔點180.54℃,沸點1317℃,是最輕的金屬,可與大量無機試劑和有機試劑發生反應,與水的反應非常劇烈。
以前照相機里用的扣式電池就屬于鋰電池。鋰電池的正極材料是二氧化錳或亞硫酰氯,負極是鋰。電池組裝完成后電池即有電壓,不需充電.這種電池也可以充電,但循環性能不好,在充放電循環過程中,容易形成鋰枝晶,造成電池內部短路,所以一般情況下這種電池是禁止充電的。
鋰電池的發展歷史:
1970年代?松腗.S.Whittingham采用硫化鈦作為正極材料,金屬鋰作為負極材料,制成首個鋰電池。
1982年伊利諾伊理工大學(the Illinois Institute of Technology)的R.R.Agarwal和J.R.Selman發現鋰離子具有嵌入石墨的特性,此過程是快速的,并且可逆。與此同時,采用金屬鋰制成的鋰電池,其安全隱患備受關注,因此人們嘗試利用鋰離子嵌入石墨的特性制作充電電池。首個可用的鋰離子石墨電極由貝爾實驗室試制成功。
1983年M.Thackeray、J.Goodenough等人發現錳尖晶石是優良的正極材料,具有低價、穩定和優良的導電、導鋰性能。其分解溫度高,且氧化性遠低于鈷酸鋰,即使出現短路、過充電,也能夠避免了燃燒、爆炸的危險。
1989年,A.Manthiram和J.Goodenough發現采用聚合陰離子的正極將產生更高的電壓。
1991年SONY公司發布首個商用鋰離子電池。以炭材料為負極,以含鋰的化合物作正極的鋰電池,在充放電過程中,沒有金屬鋰存在,只有鋰離子,這就是鋰離子電池。隨后,鋰離子電池革新了消費電子產品的面貌。
1996年Padhi和Goodenough發現具有橄欖石結構的磷酸鹽,如磷酸鋰鐵(LiFePO4),比傳統的正極材料更具優越性,因此已成為當前主流的正極材料。
目前市場上鋼殼/鋁殼/圓柱/軟包裝系列:
(1)正極——活性物質一般為鈷酸鋰,現在又出現了鎳/鈷/錳/酸鋰材料,電動自行車則用磷酸鐵鋰,導電集流體使用厚度10--20微米的電解鋁箔
(2)隔膜——一種特殊的復合膜,可以讓離子通過,但卻是電子的絕緣體
(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(現在方型很少使用)、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

鈷酸鋰和磷酸鐵鋰
鈷酸鋰類型材料為正極的鋰離子電池不適合用作大電流放電,過大電流放電時會降低放電時間(內部會產生較高的溫度而損耗能量),一般適合小電流產品如手機電池等使用;
根據鋰離子電池所用電解質材料不同,鋰離子電池可以分為液態鋰離子電池(lithium ion battery, 簡稱為LIB)和聚合物鋰離子電池(polymer lithium ion battery, 簡稱為LIP)兩大類。
     
 
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