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锂电池的原理与应用

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标签: 锂电池的原理与应用

锂电池的原理与应用栗宇深 汤敏贤 刘炤元 黄庆泉摘 要:锂电池已广泛用于各种电子产品中,在未来的电动汽车也有着很好的应用前景,必将对未来人们的生活产生深刻的影响。本文将分别从发展过程、正负极及电解质材料的原理、应用及最新发展状况对锂电池进行综述。关键词:锂离子电池聚合物锂电池阳极材料阴极材料电解质人类对锂电池最初的开发是在上世纪六十年代。由于在金属中,锂元素有着最小的密度和最大的电负性,故而应当具有最高的比能量。但由于其抗腐蚀性及安全性不易控制,并没有得到商业化。七十年代,松下电器研制出Li/(CFx)n 电池,解决了上述不足,三洋公司推出Li/MnO2 电池,并在计算器领域得到普及。以上所提均为一次性锂电池,最早开发成功的是加拿大Moli 公司在八十年代推出的Li/S2 电池,同样由于安全性因素,它并未普及。1990 年SONY 公司成功研制出二次锂离子电池,它终于以自身的诸多优点在商业上得到广泛应用。锂电池作为一种新兴技术,与传统电池相比有着诸多优势(详见附表一):1. 比能量高:描述电池性能的指标各种各样,其中用户最关心的是它的比能量的高低,即在放出尽可能多的能量的同时有着尽可能少的自身消耗。如前所述,锂元素有着最小的密度和最大的电负性,如图1,消耗相同质量的电池材料,锂电池放出的能量明显高于同类传统电池的值。2. 放电电压稳定:许多电子线路要求电池提供相对稳定的放电电压,在图2 中可以看到,锂电池(特别是一次锂电池)就具备这种特性。例如Li/SO2 电池的放电曲线就十分平坦,特别是Li/SOCl2电池,它在电量用尽前的电压可接近稳压电源的水平。3. 没有记忆效应,可随时补充充电。这样就使锂离子电池效能得到充分发挥,而镉镍电池、镍氢电池会有电量使用不完全时需要先放电后才能充电的缺点。4. 锂离子电池不含汞、镉、铅等有毒元素,是绿色环保电池。

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