鉅大LARGE | 點擊量：2151次 | 2018年10月12日
鋰電池--一種無污染的綠色電池
心臟起博器與鋰電池
1860年法國科學(xué)家列克蘭謝發(fā)明干電池，揭開化學(xué)電源的新紀(jì)元。干電池的正極材料是二氧化錳，并用碳棒作為正極導(dǎo)電體，負(fù)極是鋅筒，它既是負(fù)極，又是容器。電解質(zhì)是氯化鋅和氯化銨的混合物。干電池的端電壓是1.5伏。一百多年來，干電池在收音機(jī)、照明、手電筒、計算器和家電上造福人類，直到今天干電池它還是日常生活中不可缺少的化學(xué)電源。但是，由于干電池是一次電池，不能充電，用完就拋棄，造成環(huán)境污染。鋰電池的發(fā)明，克服干電池的缺點，是電池的后起之秀。
試問筆記本電腦里安裝的是什么電池，手機(jī)的電源是由什么提供的？數(shù)碼照相機(jī)內(nèi)安裝的又是什么化學(xué)電源，答案都是一個：那都是鋰電池。最早發(fā)明鋰電池的是偉大的發(fā)明家愛迪生，但是由于當(dāng)時（100年前）的技術(shù)條件限制，又鑒于金屬鋰是最活潑的化學(xué)元素，愛迪生無法制造出具有實用價值的電池。一直到1973年才制造出世界第一枚具有實用價值的鋰電池。最初，鋰電池只應(yīng)用于心臟起博器中，由于鋰電池的自放電率極低，放電電壓平穩(wěn)，使得用開刀的辦法將心臟起博器植入人體后，能夠長期使用。例如連續(xù)使用10年以上不用更換電池，由于鋰電池的發(fā)明，因而拯救了成千上萬的心臟病患者，起死回生，延長壽命。
自從1966年第一只心臟起博器問世以來，迄今已有40多年的歷史了，數(shù)以十萬計的心臟起博通過手術(shù)埋入人體，延長心臟病患者的生命，由于安全可靠深受患者歡迎。心臟起博器的電源，最初是采用鋅汞電池，這種電池體積小，壽命長，但有汞害。1980年，國外采用鋰碘電池制成的心臟起博器，具有十年以上的工作壽命，用這種電池作為心臟起博器的電源，無汞害、無污染、安全可靠，是心臟病患者的福音。
1973年，鋰電池的問世和應(yīng)用，揭開化學(xué)電源的又一新紀(jì)元。鋰電池具有能量密度大，重量輕，導(dǎo)電性能佳，作為對環(huán)境無污染的特點。一經(jīng)問世就開始大量使用，是一種方興未艾的化學(xué)電源。為了開發(fā)性能更優(yōu)良的鋰電池品種，人們對各種材料進(jìn)行研究。從而制造出前所未有的產(chǎn)品。例如：鋰二氧化硫（Li-SO2）電池和鋰亞硫酰氯（Li-SOCl2）電池。它的正極活性物質(zhì)，同時也是電解質(zhì)的溶劑。這種結(jié)構(gòu)只有在非水溶液的電解質(zhì)才會出現(xiàn)。那么，為什么鋰電池具有這么神通廣大的本領(lǐng)，到底它是用什么材料造成的，它的構(gòu)造如何？它與其他電池比較為什么具有那些優(yōu)良特性？原來鋰電池與其他電池的主要區(qū)別，是在于它是用金屬鋰或鋰合金作為負(fù)極材料，鋰電池就是因為用金屬鋰或鋰合金作負(fù)極而得名。為什么人們選用金屬鋰作為負(fù)極呢？其原因是鋰位于化學(xué)元素周期表的第二周期第一主族。論文格式模板范文鋰的化學(xué)元素符號是Li，鋰的電負(fù)性為0.97，標(biāo)準(zhǔn)電極電位是-3.02伏，在所有的金屬中，鋰的標(biāo)準(zhǔn)電極電位是最負(fù)的，因而應(yīng)用鋰跟其他物質(zhì)組成的電池，其電壓在所有金屬中是最高的，即高達(dá)3.6伏。而普通電池（例如普通干電池-鋅錳電池）的電壓只有1.5伏。也就是說，鋰電池的電壓是普通電池的的兩倍多。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
公元1992年Sony公司成功地開發(fā)鋰離子電池，并成功地應(yīng)用于移動電話和筆記本電腦。使這些便攜式電子設(shè)備的重量和體積大大地減少，而使用時間大大地延長。由于鋰電池不含重金屬鉻，從而對環(huán)境不產(chǎn)生的污染。是一種名副其實的綠色電池
綠色電池?zé)o污染
鋰電池的特征
鋰電池不含鎘、鉻、鉛、汞等重金屬，是一種沒有污染的綠色電池。除此以外，鋰電池還具有以下特點：
1.具有很高的重量能量比和體積能量比：意思是說鋰電池的重量和體積很小，但是發(fā)出的電能很大。用電能量作為分子，重量或體積做分母。由于分子大，分母小，比值就很大。例如：將鋰電池與鉛酸蓄電池比較，具有相同能量的鋰電池，其重量和體積只有鉛酸蓄電池的四分之一。因此，鋰電池既輕便，又電能高，將來勢必取代笨重的鉛酸蓄電池。2.自放電小可長期存放，這是該電池最突出的優(yōu)越性；
3.無記憶效應(yīng)。鋰電池不存在鎳鎘電池的所謂記憶效應(yīng)，所以鋰電池充電時無需放電；
4.壽命長。正常工作條件下，鋰電池充放電循環(huán)次數(shù)遠(yuǎn)大于500次；
5.可以快速充電。鋰電池通常可以采用0.5至1倍容量的電流充電，使充電時間縮短至1~2小時；
6.可以隨意并聯(lián)使用；
7.由于電池中不含鎘鉛筆汞等重金屬元素，對環(huán)境無污染，是當(dāng)代最先進(jìn)的綠色電池。
8.使用溫度范圍寬廣?？稍?55C至+75C的溫度內(nèi)工作。
9.成本高。與其他可充電池比較，鋰電池價格較貴。
鋰電池的化學(xué)反應(yīng)機(jī)理：
鋰電池的種類很多，比較實用的鋰電池有：鋰聚氟化石墨電池，鋰二氧化錳電池，鋰二氧化硫電池和鋰亞硫酰氯電池以及1992年索尼公司開發(fā)的鋰離子電池?，F(xiàn)在以鋰-聚氟化石墨電池為例，說明鋰電池的電化學(xué)反應(yīng)機(jī)理：
正極反應(yīng)：
（CF）n+ne-=nC+nF
負(fù)極反應(yīng)：
nLi→nLi—+ne
電池總反應(yīng)：
（CF）n+nLi→nC+nLiF
鋰二氧化錳電池是使用最廣泛的電池，價格最便宜的鋰電池。它是用廉價的γ-MnO2作正極活性材料溶于碳酸丙烯（簡稱PC）和二甲基氧乙烯（簡稱DMF）的混合溶劑中，濃度為1M，兩者比例是：PC：DMF=1：1。
鋰錳電池的電池反應(yīng)是：
負(fù)極反應(yīng)：Li→Li++e
正極反應(yīng)：MnO2+Li+e→MnO2（Li+）
電池總反應(yīng)：Li+MnO2→MnO2（Li+）
結(jié)構(gòu)簡單類型多
鋰電池的構(gòu)造
鋰電池的外形有硬幣式、瓶式、扣式和圓筒式四種，電池內(nèi)部采用螺旋繞制結(jié)構(gòu)，用一種非常精細(xì)而滲透性很強的聚乙烯薄膜隔離材料在正、負(fù)極間間隔而成。正極包括由鋰和二氧化鈷組成的鋰離子收集極以及由鋁薄膜組成的電流收集極。負(fù)極由片狀碳材料組成的鋰離子收集極和銅薄膜組成的電流收集極組成。電池內(nèi)部充有有機(jī)電解質(zhì)溶液。另外還裝有安全閥和PTC元件，以便電池在不正常狀態(tài)以及輸出短路時保護(hù)電池不受損壞。
下圖是圓筒式鋰電池的結(jié)構(gòu)。該電池是鋰亞硫酰氯電池。
鋰-亞硫酰氯電池的結(jié)構(gòu)圖
離子電池威力大
鋰離子電池的特征
1992年索尼（SONY）公司成功開鋰離子電池，并應(yīng)用作為筆記本電腦和手機(jī)的電源，揭開化學(xué)電源的新一頁。鋰離子電池有液態(tài)鋰離子電池和聚合物鋰離子電池兩類。其中，液態(tài)鋰離子電池的正極采用鋰化合物L(fēng)iCoO2或LiMn204，負(fù)極采取用鋰-碳層間化合物。鋰離子電池具有工作電壓高、體積小、質(zhì)量輕、能量高、無記憶效應(yīng)、自放電小、循環(huán)壽命長，是21世紀(jì)發(fā)展的理想電源。歸納起來，鋰離子電池具有下列特征：
1.高能量密度鋰離子電池的重量是相同容量的鎳鎘或鎳氫電池的一半，體積是鎳鎘的40%至50%，鎳氫的20%至30%。
2.高電壓一個鋰離子電池的工作電壓為3。7伏特（平均值），相當(dāng)于三個串聯(lián)的鎳鎘或鎳氫電池。
3.無污染鋰電池不含諸如鎘、鉛、汞之類有害金屬物質(zhì)。
4.不含金屬鋰鋰離子電池不含金屬鋰，因而不受飛機(jī)運輸禁止在客機(jī)攜帶鋰電池等規(guī)定的限制。
5.循環(huán)壽命高在正常條件下，鋰離子的充放電周期可超過500次。
6.快速充電使用定額定電壓為4。2V的恒流恒壓充電器，可以使鋰離子電池在一至兩小時內(nèi)得到滿充。
7.保存時間長鋰電池需充足電后保存，在20C下可存儲半年以上。
干電池，是一次電池，論文代寫一次性用完就要拋棄，對于二次電池，使用壽命是衡量電池性能好壞的一個重要標(biāo)志。二次電池經(jīng)過一次充電和放電，稱為一個周期。在一定的充放電制度下，電池容量達(dá)到某一規(guī)定值前，電池經(jīng)受的充放電次數(shù)稱為二次電池的使用周期。鋰離子電池具有優(yōu)良的貯存性能和很長的循環(huán)化學(xué)電源的主要特點之一是在使用時能夠放出電能，不用時能夠貯存電能。所謂貯存性能對于二次電池（可以充電的電池，稱為二次電池，例如，鉛蓄電池和鋰電池。而不能充電的電池，就是一次電池，例如廈門電池廠產(chǎn)的三圈電池）。前程無量遠(yuǎn)景美
鋰離子電池的發(fā)展前景
鋰離子電池以其特有的性能優(yōu)勢已在便攜式電器例如手提電腦、攝像機(jī)、移動通訊中得到普遍應(yīng)用。
目前，開發(fā)的大容量鋰離子電池已在電動汽車中試用，預(yù)計將成為21世紀(jì)電動汽車的主要動力，并將在航天特種、人造衛(wèi)星和儲能方面得到廣泛應(yīng)用。
化學(xué)電源的發(fā)展的兩個條件是：（1）電池的比能量密度高；（2）貯存期長：具有耐漏性，且自放電率極低。由于鋰電池具備這兩條件，發(fā)展的前景無量。由于航天特種、人造衛(wèi)星，手提電腦、移動通訊（手機(jī)）和電動汽車的發(fā)展，新型的鋰電池象雨后春筍般地涌現(xiàn)。
一頂二來用途廣
單節(jié)鋰電池的應(yīng)用
單節(jié)鋰電池的電壓為3.6伏，可以代替3伏電源，因此僅需一節(jié)電池可以代替普通兩節(jié)電池，給收音機(jī)，計算機(jī)和數(shù)碼照相機(jī)，電子手表等小家電產(chǎn)品供電，不僅重量輕，而且使用時間長。
鋰電池電動車的前景
隨著鋰電池的發(fā)展，鋰電池電動車和鋰電池汽車即將問世。目前，在路上奔馳的電動車，安裝的是鉛蓄電池，使用壽命和充放號次數(shù)遠(yuǎn)不如鋰電池。電動車中一旦安裝了鋰電池，其奔馳速度將大大地超過鉛蓄電池電動車。且電池的重量可以減輕一半多。廢電池造成環(huán)境污染問題是極其重要的，例如電動車的動力，采用鉛酸蓄電池，它是由鉛，硫酸，和其他金屬以及塑料組成的，不但車體笨重，而且內(nèi)部所含的大量鉛，無機(jī)鹽，隨意排放，將嚴(yán)重污染土壤和水源，并產(chǎn)生鉛蒸氣；嚴(yán)重破壞環(huán)境。
有鑒于此，開發(fā)新型實用、綠色環(huán)保的動力電池，替代鉛酸蓄電池是刻不容緩的。在這樣的背景下，鋰離子電動車動力電池脫穎而出。由于不含鎘、鉛、汞。在使用和生產(chǎn)過程沒有污染物產(chǎn)生，保障身體健康。裝載鋰電池的電動車還具備很多優(yōu)勢，成為家庭不可缺少的交通工具。最重要的優(yōu)點是重量輕，很多消費者抱怨鉛酸蓄電池太笨重，一組電池有20-30公斤，老人和孩子難搬運。而鋰電池一般在七斤上下，是前者的1M4，而使用壽命是普通鉛酸電池的3-4倍。老人和小孩都會搬動。
鋰電池標(biāo)識
根據(jù)IEC61960標(biāo)準(zhǔn)二次鋰電池的標(biāo)識：
1.電池標(biāo)識組成3個字母后跟5個數(shù)字（圓柱形）或個數(shù)字（方形）
2.第一個字母表示電池的負(fù)極材料。
3.第二個字母表示電池的正極材料。
4.第三個字母表示電池的形狀
5.數(shù)字圓柱形電池5個數(shù)字分別表示電池的直徑和高度。
例如：CIRI8650表示一個圓柱形二次鋰電池的正極材料為鈷，直徑為18mm、高65mm。
ICP883448表示一個方形二次鋰離子電池的正極材料為鈷，其厚度為8mm，寬度為34mm，高為48mm。
上一篇：鋰電池其實挺耐用
