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锂离子电池结构及锂电池中贵金属及分离设备线

编辑:发布时间:2018-11-13 13:47:13

    人类对锂电池初的开发是在上世纪六十年代。由于在金属中,锂元素有着小的密度和大的电负性,故而应当具有高的比能量。但由于其抗腐蚀性及不易控制,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,三洋企业推出 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,开发成功的是加拿大 Moli 企业在八十年代推出的 Li/S2 电池,1990 年 SONY 企业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。

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     锂离子电池应用的领域主要在通信通讯、便携式电器以及电动汽车方面。手机,笔记本电脑等都要轻质量,高容量的二次电池,有着高能量密度的锂离子电池正好满足了上述需求,故在这些方面得到了广泛的应用。目前手机,笔记本电脑大量使用的是以 LiCoO2 为正极材料的锂离子电池。电动汽车方面由于需要尽量减少车身重量以减少能耗和提高时速、加大电池容量以延长单次行车路程,这也使锂电池有了用武之地。
     目前,锂电池还在军地、医疗等方面有着广泛的应用,其中一个典型的例子就是心脏起搏器:心脏起搏器对电池的要求相当苛刻,其寿命、抗腐蚀性都需要有很高品质,一般由锂碘一次电池来担负这个艰巨的任务。首先,它有着极长的使用寿命,一般可达七至十年。其次,由于它使用纯固体电解质,产品的可靠性相当高。还有另外一点,因起搏器的工作频率由电源电压决定,前文已述,一般的锂电池放电电压平稳,由图 2 可以看出,它们只在快用尽时电压才会有较大幅度的下降,这不利于病人了解起搏器的工作状态,在电量用尽时容易出现危险,而锂碘电池的放电电压曲线随使用变化比较明显,弥补了其它锂电池的不足。
     电子信息时代使对移动电源的需求快速增长,锂离子电池经过近二十年的发展,已经成为一种相对成熟的技术,由于它具有体积小、重量轻、高储能、循环寿命长等特点,在便携式电子设备、电动汽车、空间技术、国防工业等多方面具有广阔的应用前景。但是目前的锂离子电池仍然有着一些明显的缺陷:如目前的正极材料在循环使用中都会有不可逆的电容量损失;而负极材料除此之外还存在电压滞后的问题。关于前者,有研究者提出添加其它组分来克服,目前正级材料的能量密度以每年30~50mAh/g 的速度增长着[],并且材料微观结构尺度越来越小,正向着纳米级尺度发展。至于负极,作为嵌锂材料,碳纳米管及 C60因其特殊的结构将成为高密度嵌锂材料的选择,纳米结构可以提供更高的嵌锂容量,但其制备方法及如何堆积尚不明确,仍是相关研究的重要方向。另外,凝胶聚合物锂电池已率先商品化,并具有超薄、轻便、高能量密度等优点,固体聚合物电解质的研究也取得了许多进展,室温离子导电率以及机械加工性能有了很大的改进。固体锂离子电池因具有更高的性能,在未来的电动汽车上有很好的应用前景,许多国家和一些大的企业集团都在加大这方面的研发力度。
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