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1、对锂电池现状及发展趋势的综述本文由sdbliu贡献pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。2009年9月对锂电池现状及发展趋势的综述3对锂电池现状及发展趋势的综述曹红葵(湖南城建职业技术学院材料系)摘 :锂电池是用金属锂作负极活性物质的电池的总称,本文概述了锂电池的优缺要点,并对各种锂电池作了综述。关键词:锂电池 电极 电源1 引言正极反应分两种情况:一种是放电后,活性物质被还原为低价金属离子或元素,形成新相,这类电极包括卤化物、硫化物、氧化物、含氧酸盐及单质等。氯化
2、银正极反应:+e→Ag+ClAgCl硫化铜正极分两步还原:2Cu+2e→Cu2S+S2-锂电池是用金属锂作负极活性物质的电池的总称,锂电池有多种分类方法。按照电池的可充性分为一次电池和二次电池;按工作温度分为室温、中温和高温电池,但是目前没有严格的温度界限;按照电解质分为液体电解质、固体电解质和熔融电解质锂电池等;按电极活性物质种类分为锂电池和锂离子电池。与其他电池相比,锂电池具有下列优点:a.比能量高,是普通锌锰电池的2～5倍;b.比功率大,并且可以大电流放电;c.电池电压高达3.9V,而普通锌-锰干电池为1
3、.5V,镉-镍电池为1.2V;d.放电电压平稳,大多数一次锂电池具有平稳的Cu2S+2e→Cu+S2-另一种是放电后不出现新相,这类活性物质具有层状结构或隧道式晶体结构。电子进入晶格内,使晶体中的某一金属离子还原,晶体结构并不发生明显变化。晶体中多余的负电荷由电解质中的正电荷进入晶格而中和。这类活性物质有二氧化锰和二硫化钛等。MnO2+Li+e→LinO2MTiS2+Li+e→LiTiS2++放电电压;e.工作温度范围宽和低温性能好,锂电池可以在-40～70℃温度范围内工作;f储存寿命长,锂电池的湿储存寿命长达
4、10年,这.锂电池由正极、负极和电解质三部分组成。负极为锂金属。正极活性物质则种类繁多,其选择应考虑以下几点:a.与锂的匹配性好;b.与电解质溶液的相容性好,不溶或不与电解液可能与锂表面形成的钝化膜阻止锂腐蚀有关。与其他电池相比,锂电池存在下列缺点:a.锂枝晶生长明显,金属锂电极表面不均匀,充电时造成锂沉积不均匀,容易产生枝晶,枝晶脱落或折断时,产生“死锂”造成锂的不可逆,降低活性材料的利,用率;尖锐枝晶会穿透隔膜,使正负极短路发生自放电,同时产生大量热量,使电池着火,甚至发生爆炸。b.锂的活性高,很容易与电解
5、质溶液发生反应,产反应;c.较正的电极电位;d.比能量高;e.导电性尽可能好,对于导电性差的活性物质,通过添加石墨、乙炔碳黑等导电剂加以改性。常用的正极材料有(FCx)n、nO2、i2O3、MBSOCl2、I、2、3O6、V2SOCuS、、2、和TiS2等。FeSFeSCuO生高压,造成危险。c.高温下容易发生爆炸。当电池工作温度过高或者是局部过热,超过锂的熔点(180℃)时,液态锂的腐蚀性加重,腐蚀集流体和电池壳体等。同时由于溶剂蒸发或反应产生气体,从而产生很高的压力,有爆炸的隐患。d.高氯酸锂等电解质和隔膜
6、分解也是电池爆炸的由于锂与水能发生剧烈反应,因此锂电池必须用非水溶液电解质。非水溶剂应具有下面的特点:a.不能与正、负极活性物质发生反应;b.离子导电性好;c.在电池工作温度范围内呈液态。因素。锂电池的负极活性物质是锂或锂合金,电极放电反应为Li→Li+e+非水溶液电解质包括有机电解质溶液、无机电解质溶液和熔融盐体系。2 锂电池现状及发展趋势我国锂电池的研制始于20世纪60年代,70年代4江 西化工nC2009年第3期 初期已开始军用。我国对锂电池的研究几乎与国际同步,但形成规模生产却落后许多。迄至目前,研
7、究单位数以百计,但不少是重复的工作。有的虽然有所创新但仍未能形成规摸生产。日本在锂电池的研制和应用方面目前处于世界领先地位。锂电池可用于心脏起搏器,电子手表,计算器,录音机,无线电通讯设备,导弹点火系统,大炮发射设备,潜艇,鱼雷,飞机及一些特殊的军事用途。其广泛的用途预示了其广阔的前景。但现状国内未有高性能的锂电池出现,即在高电压和大电容上未有所突破。因此现在锂电池的发展方向应集中在电压的升高和电容的增大方面,以此来适应更多更广泛的用途。一次锂电池的比能量高于锌-银,锌-镍,镉镍,锌-锰,碱性锌-锰电池。比功率
8、比锌-锰电池好,但重负荷特性不及镉-镍和锌-银电池。一次锂电池主要有Li-SO2、i-(CFx)n、i-SOCl2、iLLLMnO2等几类。2.1 Li-SO2电池Li-SO2电池是1971年发表的专利,其特点是高功电池放电反应产物LiF在正极上沉淀,碳能起导电作用。Li-(CFx)n电池有扣式、圆柱式和针杆形电池等。电解液通常用LiAsF6-DMSI(亚硫二甲酯)、iBF4L(γ-B
