鋰離子電池的特性、性能及優(yōu)點(diǎn)

鋰離子電池以其比能高、循環(huán)壽命長、工作溫度范圍寬等特點(diǎn)引起了人們極大的興趣和關(guān)注，尤其引人注目的是，每個(gè)循環(huán)電池的平均價(jià)格不高，而且還呈下降趨勢。下面更詳細(xì)的介紹鋰離子電池的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)。

與其他高能二次電池(如鎳鎘電池、鎳氫電池等)相比，鋰離子電池具有明顯的性能優(yōu)勢，重要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

(1)工作電壓高

用石墨或石油焦或其他碳質(zhì)鋰化合物代替金屬鋰作為負(fù)極會(huì)使電池電壓下降。然而，由于鋰嵌在它們的低電位，電壓損失可以減少到最小。同時(shí),選擇合適的嵌鋰化合物作為電池的正極和適當(dāng)?shù)碾娊庖合到y(tǒng)(這決定了鋰離子電池的電化學(xué)窗口)會(huì)使鋰離子電池具有較高的工作電壓(4v),這遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于水系統(tǒng)的電池。

(2)超出容量

雖然在碳質(zhì)材料代替金屬鋰會(huì)使材料質(zhì)量比容量降低,但事實(shí)上金屬鋰二次電池,以確保電池有一定的生命周期,陰極金屬鋰通常是太多的三倍以上,所以鋰離子電池質(zhì)量不大,考慮到實(shí)際的具體存儲(chǔ)卷和下降幾乎沒有降低。

(3)能量密度高

較高的工作電壓和容量決定了二次鋰離子電池的能量密度。與目前廣泛使用的鎳鎘電池和鎳氫電池相比，二次鋰離子電池具有最高的能量密度，仍有很大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

(4)安全性能好，循環(huán)壽命長

以金屬鋰為陽極的電池不安全的原因是鋰離子電池的陽極結(jié)構(gòu)由于多次充放電而改變，形成多孔的枝晶。當(dāng)溫度升高時(shí)，它與電解質(zhì)發(fā)生嚴(yán)重的放熱反應(yīng)，枝晶可以穿透隔膜，導(dǎo)致內(nèi)部短路。然而，鋰離子電池沒有這個(gè)問題，這是非常安全的。為了防止鋰金屬在電池中，控制充電時(shí)的電壓，為了安全起見，鋰離子電池配備了多個(gè)安全裝置。鋰離子電池充放電過程中鋰離子的插入和嵌入在陰極和陽極沒有任何結(jié)構(gòu)性變化(晶格插入和嵌入的過程中會(huì)有一些擴(kuò)張和收縮),因?yàn)楦€(wěn)定的嵌鋰化合物,金屬鋰不是在充電和放電的過程中形成鋰枝晶,從而大大改善了電池的安全性能,也大大提高了循環(huán)壽命。1989年，美國運(yùn)輸部危險(xiǎn)材料司和1990年的IAIT將鋰離子電池排除在危險(xiǎn)材料之外。

(5)自放電率低

鋰離子電池是由非水解液體體系制成的。在第一次充電和放電過程中,固態(tài)電解質(zhì)中間階段(EI)膜表面形成碳陰極由于電解液的減少,使得鋰離子通過而不允許電子通過,并使電極的活性物質(zhì)不同帶電狀態(tài)在一個(gè)相對穩(wěn)定的狀態(tài),所以它有一個(gè)低的自放電率。

(6)清潔無污染

鋰離子電池不含鉛、汞、汞等有毒物質(zhì)，而且由于電池必須密封良好，在使用過程中有很少的氣體逸出，不會(huì)對環(huán)境造成污染。在生產(chǎn)過程中用來溶解粘合劑的溶劑也可以完全回收。從1997年開始，索尼等大型鋰離子電池制造商陸續(xù)開始回收鋰離子電池，回收金屬鉆等材料。此外，1996年，索尼的鋰離子電池通過了國際環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)IS014001[71O]的認(rèn)證。

(7)電流效率高

不同于以往的二次電池在水溶液系統(tǒng)中，鋰離子電池在正常的充放電過程中不出現(xiàn)氣體，電流效率接近100%，這一特性特別適用于蓄電池組的儲(chǔ)能和轉(zhuǎn)換。