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主题:【原创】说说锂电池 -- 南越

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家园 【原创】说说锂电池

我来侃侃锂电池(1)

看了这里的大拿们说了好多的燃料电池,又说到了BYD的那铁电池,我来说说锂电池,要是哪位大拿看不过,砸罢后你来补充,谢先啦。

说到电池,大家就想到锂电池,从早期的用于单反照相机,到如今的各种便携式的电子设备如数码相机,mp3, 还会想到用得更多的偶尔还让你害怕会不会着火的手机,笔记本电脑。之所以人们爱用它,是因为它比镍氢,镍镉电池电性能要高得多,但它又有让人们担心的从结构上的毛病,这不,不远的将来还有一帮人靠研究它来拿学位呐。

具体说到电池,大家都知道电池有正极,负极和电解液,当然还有外壳和安全设计。

别说,最早能让锂电池开始实用化的是J.B.Goodenough在1980年提出的主意,即用锂的过渡金属氧化物作正极。正极有了,负极哪,在80年代使用的是金属锂,金属锂的化学特性是太活泼啦,这电池的安全性和可逆反应都成了问题,着火多次,不能充电,所以早期用的就是正真意义上的锂电池,用完就得扔掉的是一次电池;想必有人听到专家们说过什么一次,二次电池吧。那二次电池就是可多次充放电的电池。

可多次充放电的用锂的电池是SONY和旭化成在1990年发明的,正极用的是锂钴复合氧化物,他们把负极材料给改了,不有金属锂而用的是石墨来代替,电解液用的是溶解了锂盐的有机溶剂而不是水。做成了结构上最简单的锂电池,准确地说是锂离子二次电池,现如今常用的说的锂电池就是它。

这锂离子电池的优点可多啦,首先是电压高,1个就是3.6V,是镍镉镍氢电池1.2V的3倍,

再有它的重量能量密度也高,一般的是155Wh/kg,是镍镉电池的3倍,镍氢的2倍;还有可充放电500次以上,还没有记忆特性,能快冲电自放电量很小。

那他的缺点也明显,就是安全性,让人怕的是那有机溶剂在充电发热的时候会着火暴炸,尽管在98年就改进了溶剂,用上了浆糊状的溶了锂盐的聚合物;另外锂电池还加了PTC温度控制元件来保证充电时温度太高就断电的功能。

更安全的还在研究开发中的就是把正负极材料和电解质溶液都改了。市场目标那就是用于电动汽车哪。

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家园 先花后看
家园 花等下文~
家园 献花一朵 除了安全性那个地方以外 没有什么错误
家园 你是专家

是不是想说正极材料由于锂离子脱出后安定性下降放出氧而引起的安全问题?

家园 这种电池的电压为什么那么高?
家园 锂是关键

电池的电压是由阳极的电位和阴级的电位之和.比如ph=0的时候,理想的氢氧燃料电池,阴极H2->2H+的电位是0V,阳极O2->2O2-,电位依稀记得是1.8V,这个总电压就是1.8V.

一般而言,以水为介质的电池,1.8V就是电压的上限了,再要高的话,要么阴极材料被水中的氢给氧化,要么水中的氧被阳极材料给氧化,结果是自放电.铅酸电池用浓硫酸做介质,可以到2V.再高的电压,就要依赖特殊的介质了.

对锂而言,它的电位是-2V以下,所以总电压超过3V非常容易.

家园 阴极H2->2H+的电位是0V,阳极O2->2O2-,电位依稀记

这个是什么原因?

家园 回答的很棒

你是学化学的,专业人士啊

家园 是的 不过锂离子电池的安全性问题非常复杂

这里面不仅涉及电极材料,还涉及到电解液,隔膜,热管理,电池设计等诸多方面,几句话是很难说清楚的

家园 呀,信手写来,居然闹了个错误

O2在阳极是得电子变成OH-而并没有02-这东西(O-也是不存在的,水溶液中它是著名的破坏份子--氢氧自由基).

H2这个用的是标准电极电位的定义,这个0V是人为定出来的.然后以这个为标准来测量其他物质,就可以得到他们的相对电位值.得电子能力强的-也就是氧化性强的是正值,比如氧气是1.8V,氯气是1.36V.高价的氧化物,能到1V以上也很多.所以通常决定电池的电压,阴极材料很关键.

家园 请教个问题:为什么锂电池要用锂?

在电极上面不用了又用在溶剂里面,好处在哪里呢?锂的化学特性太活泼么?

家园 呵呵 不用锂的话还叫锂离子电池么?

锂离子电池的正极材料都是含锂的化合物,比如钴酸锂LiCoO2,`镍酸锂LiNiO2`等等。负极一般是天然或者人工石墨。充电的时候正极材料中的锂脱出进入到电解液中,而电解液中的锂则插入到石墨中。所以锂是比不可少的。

家园 锂离子体积小,迁移性好,而且电位低,摩尔效率高
家园 找到电池专家了。有空给大家介绍一下将来动力电池的可能方向吧。

BYD的铁电池如果是磷酸铁锂,好像有点吹牛呀

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