鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:2009次 | 2018年09月07日
金屬鋰離子和鋰離子電池有什么區(qū)別?
摘要:金屬鋰電池和鋰離子電池都是都是鋰電池的一種,那么金屬鋰電池和鋰離子電池有什么區(qū)別?下文將為你詳細(xì)講述它們兩者之間的區(qū)別。
鋰離子電池介紹
鋰離子電池:是一種二次電池(充電電池),它主要依靠鋰離子在正極和負(fù)極之間移動(dòng)來(lái)工作。在充放電過(guò)程中,Li+在兩個(gè)電極之間往返嵌入和脫嵌:充電時(shí),Li+從正極脫嵌,經(jīng)過(guò)電解質(zhì)嵌入負(fù)極,負(fù)極處于富鋰狀態(tài);放電時(shí)則相反。
(1)正極——活性物質(zhì)一般為錳酸鋰或者鈷酸鋰,鎳鈷錳酸鋰材料,電動(dòng)自行車(chē)則普遍用鎳鈷錳酸鋰(俗稱(chēng)三元)或者三元+少量錳酸鋰,純的錳酸鋰和磷酸鐵鋰則由于體積大、性能不好或成本高而逐漸淡出。導(dǎo)電極流體使用厚度10--20微米的電解鋁箔。
(2)隔膜——一種經(jīng)特殊成型的高分子薄膜,薄膜有微孔結(jié)構(gòu),可以讓鋰離子自由通過(guò),而電子不能通過(guò)。
(3)負(fù)極——活性物質(zhì)為石墨,或近似石墨結(jié)構(gòu)的碳,導(dǎo)電集流體使用厚度7-15微米的電解銅箔。
(4)有機(jī)電解液——溶解有六氟磷酸鋰的碳酸酯類(lèi)溶劑,聚合物的則使用凝膠狀電解液。
(5)電池外殼——分為鋼殼(方型很少使用)、鋁殼、鍍鎳鐵殼(圓柱電池使用)、鋁塑膜(軟包裝)等,還有電池的蓋帽,也是電池的正負(fù)極引出端。
鋰離子電池工作原理
鋰離子電池以碳素材料為負(fù)極,以含鋰的化合物作正極,沒(méi)有金屬鋰存在,只有鋰離子,這就是鋰離子電池。鋰離子電池是指以鋰離子嵌入化合物為正極材料電池的總稱(chēng)。鋰離子電池的充放電過(guò)程,就是鋰離子的嵌入和脫嵌過(guò)程。在鋰離子的嵌入和脫嵌過(guò)程中,同時(shí)伴隨著與鋰離子等當(dāng)量電子的嵌入和脫嵌(習(xí)慣上正極用嵌入或脫嵌表示,而負(fù)極用插入或脫插表示)。在充放電過(guò)程中,鋰離子在正、負(fù)極之間往返嵌入/脫嵌和插入/脫插,被形象地稱(chēng)為“搖椅電池”。
當(dāng)對(duì)電池進(jìn)行充電時(shí),電池的正極上有鋰離子生成,生成的鋰離子經(jīng)過(guò)電解液運(yùn)動(dòng)到負(fù)極。而作為負(fù)極的碳呈層狀結(jié)構(gòu),它有很多微孔,達(dá)到負(fù)極的鋰離子就嵌入到碳層的微孔中,嵌入的鋰離子越多,充電容量越高。同樣,當(dāng)對(duì)電池進(jìn)行放電時(shí)(即我們使用電池的過(guò)程),嵌在負(fù)極碳層中的鋰離子脫出,又運(yùn)動(dòng)回正極?;卣龢O的鋰離子越多,放電容量越高。
一般鋰電池充電電流設(shè)定在0.2C至1C之間,電流越大,充電越快,同時(shí)電池發(fā)熱也越大。而且,過(guò)大的電流充電,容量不夠滿(mǎn),因?yàn)殡姵貎?nèi)部的電化學(xué)反應(yīng)需要時(shí)間。就跟倒啤酒一樣,倒太快的話(huà)會(huì)產(chǎn)生泡沫,反而不滿(mǎn)。
鋰離子電池優(yōu)點(diǎn)
1)電壓高
單體電池的工作電壓高達(dá)3.7-3.8V(磷酸鐵鋰的是3.2V),是Ni-Cd、Ni-MH電池的3倍。
2)比能量大
能達(dá)到的實(shí)際比能量為555Wh/kg左右,即材料能達(dá)到150mAh/g以上的比容量(3--4倍于Ni-Cd,2--3倍于Ni-MH),已接近于其理論值的約88%。
3)循環(huán)壽命長(zhǎng)
一般均可達(dá)到500次以上,甚至1000次以上,磷酸鐵鋰的可以達(dá)到2000次以上。對(duì)于小電流放電的電器,電池的使用期限,將倍增電器的競(jìng)爭(zhēng)力。
4)安全性能好
無(wú)公害,無(wú)記憶效應(yīng)。作為L(zhǎng)i-ion前身的鋰電池,因金屬鋰易形成枝晶發(fā)生短路,縮減了其應(yīng)用領(lǐng)域:Li-ion中不含鎘、鉛、汞等對(duì)環(huán)境有污染的元素:部分工藝(如燒結(jié)式)的Ni-Cd電池存在的一大弊病為“記憶效應(yīng)”,嚴(yán)重束縛電池的使用,但Li-ion根本不存在這方面的問(wèn)題。
5)自放電小
室溫下充滿(mǎn)電的Li-ion儲(chǔ)存1個(gè)月后的自放電率為2%左右,大大低于Ni-Cd的25-30%,Ni-MH的30-35%。
6)快速充電
1C充電30分鐘容量可以達(dá)到標(biāo)稱(chēng)容量的80%以上,磷鐵電池可以達(dá)到10分鐘充電到標(biāo)稱(chēng)容量的90%。
7)工作溫度
工作溫度為-25~45°C,隨著電解液和正極的改進(jìn),期望能擴(kuò)寬到-40~70°C。
鋰離子電池缺點(diǎn)
衰老
與其它充電電池不同,鋰離子電池的容量會(huì)緩慢衰退,與使用次數(shù)有關(guān),也與溫度有關(guān)。這種衰退的現(xiàn)象可以用容量減小表示,也可以用內(nèi)阻升高表示。
回收率
大約有1%的出廠(chǎng)新品因種種原因需要回收。
不耐受過(guò)充
過(guò)充電時(shí),過(guò)量嵌入的鋰離子會(huì)永久固定于晶格中,無(wú)法再釋放,可導(dǎo)致電池壽命短。
不耐受過(guò)放
過(guò)放電時(shí),電極脫嵌過(guò)多鋰離子,可導(dǎo)致晶格坍塌,從而縮短壽命。
金屬鋰電池
鋰電池是用金屬鋰作為電極的一種儲(chǔ)能電池,比能量極高,早期分為一次性電池和可充電鋰電池,但在可充電鋰電池發(fā)生事故以后,民用市場(chǎng)上已經(jīng)很少見(jiàn)得到可充電鋰電池。鋰離子充電電池實(shí)際上是利用鋰離子的濃度差進(jìn)行儲(chǔ)能和放電,電池中不存在金屬鋰。
金屬鋰電池跟普通干電池的原理一樣,它是用金屬鋰作為電極,通過(guò)金屬鋰的腐蝕或叫氧化來(lái)產(chǎn)生電能的,用完就廢了,不能充電。
最主要的區(qū)別是金屬鋰電池是一次性電池,鋰離子電池是可充電循環(huán)電池!金屬鋰電池跟普通干電池的原理一樣,它是用金屬鋰作為電極,通過(guò)金屬鋰的腐蝕或叫氧化來(lái)產(chǎn)生電能的,用完就廢了,不能充電;鋰離子電池一般用鈷酸鋰做正極,碳做負(fù)極,中間填充電解液以形成離子游離的通道,用隔膜來(lái)分離正負(fù)極防止短路。當(dāng)充電時(shí)由于電場(chǎng)作用鋰離子從鈷酸鋰中游出,游離在電液中穿過(guò)隔膜中的孔隙,到達(dá)負(fù)極與碳反應(yīng)生成碳化鋰;放電過(guò)程與此相反,鋰離子又回到正極,這就是鋰離子電池的充放電過(guò)程。鋰離子電池缺點(diǎn)
衰老
與其它充電電池不同,鋰離子電池的容量會(huì)緩慢衰退,與使用次數(shù)有關(guān),也與溫度有關(guān)。這種衰退的現(xiàn)象可以用容量減小表示,也可以用內(nèi)阻升高表示。
回收率
大約有1%的出廠(chǎng)新品因種種原因需要回收。
不耐受過(guò)充
過(guò)充電時(shí),過(guò)量嵌入的鋰離子會(huì)永久固定于晶格中,無(wú)法再釋放,可導(dǎo)致電池壽命短。
不耐受過(guò)放
過(guò)放電時(shí),電極脫嵌過(guò)多鋰離子,可導(dǎo)致晶格坍塌,從而縮短壽命。
金屬鋰電池
鋰電池是用金屬鋰作為電極的一種儲(chǔ)能電池,比能量極高,早期分為一次性電池和可充電鋰電池,但在可充電鋰電池發(fā)生事故以后,民用市場(chǎng)上已經(jīng)很少見(jiàn)得到可充電鋰電池。鋰離子充電電池實(shí)際上是利用鋰離子的濃度差進(jìn)行儲(chǔ)能和放電,電池中不存在金屬鋰。
金屬鋰電池跟普通干電池的原理一樣,它是用金屬鋰作為電極,通過(guò)金屬鋰的腐蝕或叫氧化來(lái)產(chǎn)生電能的,用完就廢了,不能充電。
最主要的區(qū)別是金屬鋰電池是一次性電池,鋰離子電池是可充電循環(huán)電池!金屬鋰電池跟普通干電池的原理一樣,它是用金屬鋰作為電極,通過(guò)金屬鋰的腐蝕或叫氧化來(lái)產(chǎn)生電能的,用完就廢了,不能充電;鋰離子電池一般用鈷酸鋰做正極,碳做負(fù)極,中間填充電解液以形成離子游離的通道,用隔膜來(lái)分離正負(fù)極防止短路。當(dāng)充電時(shí)由于電場(chǎng)作用鋰離子從鈷酸鋰中游出,游離在電液中穿過(guò)隔膜中的孔隙,到達(dá)負(fù)極與碳反應(yīng)生成碳化鋰;放電過(guò)程與此相反,鋰離子又回到正極,這就是鋰離子電池的充放電過(guò)程。