锂电池的定义及分类(原创

  •   锂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。最早出现的锂电池来自于伟大的发明家爱迪生,使用以下反应:

      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,对要求非常高。所以,锂电池长期没有得到应用。但现在锂电池已经成为了主流。

      锂电池也分成两大类:不可充电的及可充电的两类。不可充电的电池称为一次性电池,它只能将化学能一次性地为电能,不能将电能还原回化学能(或者还原性能极差)。而可充电的电池称为二次性电池(也称为蓄电池)。它能将电能转变成化学能储存起来,在使用时,再将化学能转换成电能,它是可逆的。

      不可充电的锂电池有多种,目前常用的有锂-二氧化锰电池、锂—亚硫酰氯电池及锂和其它化合物电池。

      锂-二氧化锰电池是一种以锂为阳极、以二氧化锰为阴极,并采用有机电解液的一次性电池。该电池的主要特点是电池电压高,额定电压为3(v是一般碱性电池的2倍);终止放电电压为2v;比能量大(见举的例子);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≤2%);工作温度范围-20℃~+60℃。该电池可以做成不同的外形以满足不同要求,它有长方形、圆柱形及纽扣形(扣式)。圆柱形的也有不同的直径及高度尺寸。

      锂-亚硫酰氯电池是比能量最高的一种,目前可达到500wh/kg或1000wh/l的水平。它的额定电压是3.6v,以中等电流放电时具有极其平坦的3.4v放电特性(可在90%容量范围内平坦地放电,保持不大的变化)。电池可以在-40℃~+85℃范围内工作,但在-40℃时的容量约为常温容量的50%。自放电率低(年自放电率≤1%)、储存寿命长达10年以上。

      可充电的锂电池有多种,如锂-钒氧化物电池,锂离子电池及国外新开发的锂-聚合物电池等。可充电锂离子电池是目前手机中应用最广泛的电池,但它较为“娇气”,在使用中不可过充、过放(会损坏电池或使之报废)。因此,在电池上有元器件或电以防止昂贵的电池损坏。

      锂离子电池充电要求很高,要终止电压精度在1%之内,目前各大半导体器件厂已开发出多种锂离子电池充电的ic,以安全、可靠、快速地充电。

      锂-钒氧化物电池以锂为阳极、钒氧化物为阴极、无机盐的有机溶剂为电解质组成。它的特点是可以充电。以2号电池为例,将锂-钒氧化物电池与锂-二氧化锰电池及锂-亚硫酰氯电池相比较。由于锂-钒氧化物电池的额定电压仅为2.8v,而且额定容量也小,故与其它两种锂电池相比,其比能量是最小的。此外,其充电次数(循环寿命)也不长,所以这种可充电电池不久就由锂离子电池替代了。

      锂离子电池是目前应用最为广泛的锂电池,它根据不同的电子产品的要求可以做成扁平长方形、圆柱形、长方形及扣式,并且有由几个电池在一起组成的电池组。锂离子电池的额定电压为3.6v(有的产品为3.7v)。充满电时的终止充电电压与电池阳极材料有关:阳极材料为石墨的4.2v;阳极材料为焦炭的4.1v。不同阳极材料的内阻也不同,焦炭阳极的内阻略大,其放电曲线也略有差别。锂离子电池的终止放电电压为2.5v-2.75v(电池厂给出工作电压范围或给出终止放电电压,各参数略有不同)。低于终止放电电压继续放电称为过放,过放对电池会害。

      灵巧型便携式电子产品要求尺寸小、重量轻,但电池的尺寸及重量与其它电子元器件相比往往是最大的及最重的。例如,想当年的“大哥大”是相当“粗大、笨重”,而今天的手机是如此的轻巧。其中电池的改进是起了重要作用的:过去是镍镉电池,现在是锂离子电池。

      锂电池的最大特点是比能量高。什么是比能量呢?比能量指的是单位重量或单位体积的能量。比能量用wh/kg或wh/l来表示。wh是能量的单位,w是瓦、h是小时;kg是千克(重量单位),l是升(体积单位)。这里举一个例来说明:5号镍镉电池的额定电压为1.2v,其容量为800mah,则其能量为0.96wh(1.2v×0.8ah)。同样尺寸的5号锂-二氧化锰电池的额定电压为3v,其容量为1200mah,则其能量为3.6wh。这两种电池的体积是相同的,则锂-二氧化锰电池的比能量是镍镉电池的3.75倍!

      另外,锂电池具有放电电压稳定、工作温度范围宽、自放电率低、储存寿命长、无记忆效应及无公害等优点。

      锂电池的缺点是价格昂贵,主要应用于掌上计算机、pda、通信设备、机、卫星、导弹、鱼雷、仪器等。随着技术的发展、工艺的改进及生产量的增加,锂电池的价格将会不断地下降,应用上也会更普遍。

      严谨、科学的研究方法才能确保研究报告的准确性和质量。《2014年中国锂电池正极材料行业市场现状研究与未来前景趋势报告》主要采用的研究方法有:1)普查:我们对锂电池行业中近百家从业者进行了面访或电话访问,获得最佳一手数据。2)研究:为确保实时掌握锂电池行业动态,我们在此锂电池行业建立了研究机制,每个月都通过访问获得锂电池行业的发展动态。3)机构数据:我们查询了锂电池行业的重点企业的工商档案、统计局档案、海出口数据等等,获得较为权威的信息。4)SOWT分析:应用SWOT分析、波特五力分析等方法,我们分析了锂电池行业及企业的竞争优劣势以及潜在的及发展机会。5)科学预测:我们采用回归分析、时间序列分析、因子分析、组合分析等方法对锂电池的发展趋势做出了全的预测。

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