认识你所不清楚的锂电池

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1、深入了解你并不清楚的——锂电池2011.6能源、材料和信息是人类社会生存与发展的三大支柱，其中能源与人类社会的生存与发展密切相关。人类社会要实现可持续发展战略，必须发展新材料和新能源技术，保护自然环境与自然资源。而开发清洁可再生的新能源是今后世界经济中最具决定性影响的技术领域之一。电池作为一种将化学能直接转变为电能的装置，在国民经济和国防工业中的地位十分重要。近年来，电子技术的不断发展，使得电子仪器设备不断向着小型化、轻量化和高性能的方向快速发展，传统的铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池等，因能量密度较低，环

2、境污染等问题已不能很好地满足市场的需求。锂离子电池正是为适应这种需求趋势而诞生的时代产物。目录锂电池分类&定义锂电池历史发展锂电池反应原理应用材料&聚合物电池电池的制作过程锂电池的安全性电池寿命的相关知识锂电池分类锂电池金属锂电池（一次性）锂离子电池（可充电）液体锂离子电池锂聚合物电池锂电池的定义锂电池（Lithiumbattery）是指电化学体系中含有锂（包括金属锂、锂合金和锂离子、锂聚合物）的电池。锂电池大致可分为两类：锂金属电池和锂离子电池。锂金属电池通常是不可充电的，且内含金属态的锂。锂离子电池不

3、含有金属态的锂，并且是可以充电的。锂金属电池：是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池锂离子电池：指以两种不同的能够可逆地插入及脱出锂离子的嵌锂化合物分别作为电池正极和负极的二次电池体系锂离子电池的特征A.高能量密度锂离子电池的重量是相同容量的镍镉或镍氢电池的一半，体积是镍镉的20-30%，镍氢的35-50%。B.高电压一个锂离子电池单体的工作电压为3.7V(平均值)，相当于三个串联的镍镉或镍氢电池。C.无污染锂离子电池不含有诸如镉、铅、汞之类的有害金属物质。D.不含金属锂锂离子电池不含

4、金属锂，因而受飞机运输关于禁止在客机携带锂电池等规定的限制较小。E.高低温适应性强可以在-20℃--60℃的环境下使用，经过工艺上的处理，可以在-45℃环境下使用锂离子电池的特征E.循环寿命高在正常条件下，锂离子电池的充放电周期可超过500次，磷酸亚铁锂（以下称磷铁）则可以达到2000次。F.无记忆效应记忆效应是指镍镉电池在充放电循环过程中，电池的容量减少的现象。锂离子电池不存在这种效应。G.快速充电使用额定电压为4.2V的恒流恒压充电器，可以使锂离子电池在1.5--2.5个小时内就充满电；而新开发的磷铁

5、锂电，已经可以在35分钟内充满电。H.自放电率很低这是该电池最突出的优越性之一，目前一般可做到1%/月以下，不到镍氢电池的1/20锂电池的历史发展最早发现的锂电池的是伟大发明家爱迪生，使用以下反应：Li+MnO2=LiMnO2（氧化还原反应）放电。由于锂金属的化学特性非常活泼，使得锂金属的加工、保存、使用，对环境要求非常高。所以，锂电池长期没有得到应用。1970年代埃克森的M.S.Whittingham采用硫化钛作为正极材料，金属锂作为负极材料，制成首个锂电池。1980年M.Armand等人首先提出用嵌锂

6、化合物来代替二次锂电池中的金属锂负极，并提出“摇椅式电池”（rockingchairbattery）的概念1982年伊利诺伊理工大学的R.R.Agarwal和J.R.Selman发现锂离子具有嵌入石墨的特性，此过程是快速的，并且可逆。与此同时，采用金属锂制成的锂电池，其安全隐患备受关注，因此人们尝试利用锂离子嵌入石墨的特性制作充电电池。首个可用的锂离子石墨电极由贝尔实验室试制成功。锂电池的历史发展1983年M.Thackeray、J.Goodenough等人发现锰尖晶石是优良的正极材料，具有低价、稳定和优

7、良的导电、导锂性能。其分解温度高，且氧化性远低于钴酸锂，即使出现短路、过充电，也能够避免了燃烧、爆炸的危险。1989年，A.Manthiram和J.Goodenough发现采用聚合阴离子的正极将产生更高的电压。1990年日本索尼（Sony）公司研制出以石油焦为负极、LiCoO2为正极的锂离子二次电池。1991年索尼公司发布首个商用锂离子电池。随后，锂离子电池革新了消费电子产品的面貌。1996年Padhi和Goodenough发现具有橄榄石结构的磷酸盐，如磷酸锂铁(LiFePO4)，比传统的正极材料更具优越

8、性，因此已成为当前主流的正极材料。锂--二氧化锰电池(CR)以金属锂为负极，以经过热处理的二氧化锰为正极，隔离膜采用PP或PE膜，圆柱型电池与锂离子电池隔膜一样，电解液为高氯酸锂的有机溶液，圆柱式或扣式。特点：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℃～