1. 什么是鋰離子電池?
鋰離子電池是裝在我們?nèi)粘K玫?a href="http://srfitnesspt.com/v/tag/11230/" target="_blank">智能手機(jī)和筆記本電腦等設(shè)備里的充電式電池。電池的原型發(fā)明于18世紀(jì)末,其后經(jīng)過(guò)二百多年的歲月發(fā)展至今。鋰離子電池是在電池發(fā)展過(guò)程中誕生的現(xiàn)在最新型電池之一。
鋰離子電池的特點(diǎn)
電池分為只能用一次的干電池“一次電池”和能多次充電使用的電池“二次電池”。鋰離子電池是能夠充電的二次電池,與其他類型的電池相比,不僅能小型輕量化,而且能儲(chǔ)存的電能高。
2. 鋰離子電池產(chǎn)生電的工作原理
除了鋰離子電池之外,電池還有其他各種類型,實(shí)際上電池產(chǎn)生電的基本工作原理都相同。
電池里有使用金屬材料的正電極(正極)和負(fù)電極(負(fù)極),借由離子而導(dǎo)電的物質(zhì)(電解質(zhì))充滿在正負(fù)極之間。金屬電極被電解質(zhì)熔化,分為離子和電子,電子從負(fù)極向正極移動(dòng)產(chǎn)生電流,這時(shí)便產(chǎn)生電。二次電池是在開(kāi)始使用電池之前通過(guò)充電,預(yù)先將電子儲(chǔ)蓄在負(fù)極,使用電池時(shí)儲(chǔ)蓄的電子向正極移動(dòng)從而產(chǎn)生電。
鋰離子電池是預(yù)先在正極使用含鋰金屬化合物,負(fù)極使用能吸儲(chǔ)鋰的碳(石墨)。通過(guò)這樣的結(jié)構(gòu),無(wú)須如傳統(tǒng)電池一般由電解質(zhì)熔化電極就能發(fā)電,從而減緩了電池本身的老化,不僅能儲(chǔ)蓄更多的電,充放電的次數(shù)也得以增加。此外,鋰是非常小而輕的物質(zhì),從而能使電池具有小型輕量化等各種優(yōu)點(diǎn)。
鋰離子電池產(chǎn)生電流的工作原理
3. 鋰離子電池也有不同的種類嗎?
根據(jù)正極所用的金屬材料的不同,鋰離子電池分為幾個(gè)種類。最初鋰離子電池的正極所用的金屬材料是鈷。不過(guò)鈷的產(chǎn)量幾乎與鋰同樣少,也是稀有金屬,制造成本高。因此開(kāi)始使用廉價(jià)且環(huán)境負(fù)荷小的材料,例如錳、鎳、鐵等金屬。鋰離子電池按其所使用的材料而分類,下面來(lái)看看各種類分別都有哪些特點(diǎn)。
鋰離子電池的種類 | 電壓 | 可放電次數(shù) | 優(yōu)缺點(diǎn) |
---|---|---|---|
鈷系鋰離子電池 | 3.7V | 500~1000次 |
得到廣泛普及成為鋰離子的標(biāo)準(zhǔn)電池 昂貴,未被用于車(chē)載用途 |
錳系鋰離子電池 | 3.7V | 300~700次 |
安全性高 能快速充電、快速放電 |
磷酸鐵系鋰離子電池 | 3.2V | 1000~2000次 |
廉價(jià)且循環(huán)壽命(因充放電而老化)、 日歷壽命(擱置而老化)長(zhǎng) 電壓比其他鋰離子電池低 |
三元系鋰離子電池 | 3.6V | 1000~2000次 | 電壓還算高,循環(huán)壽命也長(zhǎng) |
鋰離子電池的種類和特點(diǎn)
鈷系鋰離子電池
正極使用鈷酸鋰。鈷酸鋰比較容易合成,便于使用,因而鋰離子電池最早量產(chǎn)的是鈷酸鋰離子電池。但由于鈷是稀有金屬,價(jià)格昂貴,幾乎沒(méi)有被用于汽車(chē)零件。
錳系鋰離子電池
正極使用錳酸鋰。優(yōu)點(diǎn)是電壓能與鈷系鋰離子電池差不多,而且制造成本廉價(jià)。缺點(diǎn)是充放電中錳可能會(huì)熔化于電解質(zhì),縮短電池的壽命。
磷酸鐵系鋰離子電池
正極使用磷酸鐵鋰。磷酸鐵系鋰離子電池的優(yōu)點(diǎn)在于即使內(nèi)部發(fā)熱結(jié)構(gòu)也難以損壞,安全性高,而且以鐵為原料,制造成本比錳系更低。但是電壓比其他的鋰離子電池低。
三元系鋰離子電池
三元系鋰離子電池是為了減少鈷的用量,使用鈷、鎳、錳三種材料制造的電池?,F(xiàn)在三元系鋰離子電池大多鎳的比例較高。雖然電壓比鈷系、錳系略低,但能減少制造成本。不過(guò)雖說(shuō)如此,各個(gè)材料的合成制備較難,穩(wěn)定性低等,作為實(shí)用材料尚存在有待解決的課題。
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