第八讲 锂电池.ppt

第八讲 锂电池 概述 工作原理 电池组成 有机电解质锂电池 无机电解质锂电池 熔盐锂电池 概述 一、锂电池概论： 凡是以金属锂为负极的化学电源系列统称为锂电池。由于锂的电极电位较负（ ），故它是属于高电压、高能量的一类化学电源系列。 现已有六个品种商品化： Li-(CFx)n、Li-SO2、 Li-MnO2 、 Li-I2、 Li-Ag2CrO4和Li-SOCl2 。 锂电池的研究开始于20世纪60年代。经过近10年的努力，日本松下电器公司1971年研制成功长寿命高性能的Li-(CFx)n电池，并投入实际使用，随后开发出Li-I2、 Li-Ag2CrO4、 Li-(CFx)n、Li-SO2、Li-SOCl2和Li-MnO2锂电池投入市场，继后又开发了Li-HgO、Li(Al)-FeSx熔融电池，Li-H2O电池等。 概述 锂电池主要用于手表、计算机、照相机、心脏起搏器、航标灯、无线电、遥控系统，以及鱼雷、潜艇、声纳、飞机等。电池的形状有矩形、圆筒形和纽扣形几种，电池的容量以5mA·h到2000A·h。 在锂电池的整个研究过程中有两个重点：一是寻找合适的正极活性物质，二是寻找合适的非水溶剂。由于锂十分活泼，除个别的如Li-H2O电池外都不能用水作为电解质的溶剂。先后研究过的锂电池有30多种，但能够实用的不多，至今商品化的锂电池也只有很少几种，主要有以固体为正极活性物质的Li-MnO2、Li-Ag2CrO4和Li-(CFx)n电池；以液体为正极活性物质的Li-SO2、Li-SOCl2电池；以电解质和正极活性物质均为固态的固体电解质的Li-I2电池。 概述 二、锂电池的优点： 单体电压高，一般锂电池的开路电压都大于3V。 比能量大，电池的实际比能量一般在200W·h/kg和400W·h/L。 电池放电电压平稳 电池适应工作的温度范围广，许多锂电池能在-40~70℃之间工作。 贮存寿命长，因为锂电池几乎都是采用非水的电解质溶液，而负极锂的表面都有一层保护膜，自放电很小，一般贮存期可达5年以上。 概述 概述 三、锂电池的缺点： 安全问题，高温下容易发生爆炸。当电池使用不当、外部原因引起电池短路、或重负荷放电时，使电池内部温度升高，温度升高又促进反应加速，因而产生更多的热，使电池内部压力增高［如Li-SO2、Li-SOCl2、Li-(CFx)n电池等］而引起爆炸。 锂电池有电压滞后现象，主要是Li表面的保护层引起的。 生产条件要求高，因为锂能与空气中的氧、CO2和水蒸气起化学反应并释放热量，因此要求生产环境的相对湿度要小于2％，电池中的电解质、溶剂、正极活性物质以及其他材料都需要严格地去水，因而电池的成本相对较高。 比功率低，因为锂电池多数是采用有机电解质溶液，其导电率较无机的酸、碱、盐要小1~2个数量级，故欧姆极化大，只适于小电流放电，属于低比功率电池。 概述 四、锂电池的分类： 按电解质分： 锂有机电解质电池（如：Li-SO2和Li-MnO2电池中LiClO4的PC溶液） (-)Li｜Li+,X-,有机溶剂｜固态正极活性物质(+) 锂无机电解质电池（如： Li-SOCl2电池中LiAlCl4的SOCl2溶液） (-)Li｜Li+,X-｜液态正极活性物质(兼作溶剂) (+) 3. 锂熔盐电池（如： Li-FeS2电池中LiCl和KCl低共熔体 ） (-)Li(Al)｜2Li+,X1-, X1-(高温)｜固态正极活性物质(+) 概述 五、锂电池的命名： 按GB10077标准命名，单体锂电池型号由四部分组成： 第一部分：体系字母代号B、C、D、E、I、W、K 第二部分：形状字母代号R、S、F 第三部分：用阿拉伯数字表示尺寸 第四部分：电池工作特性字母代号A、M、H、S 锂电池组型号由三部分组成： 第一部分：串联代号 第一部分：单体锂电池型号 第一部分：并联代号 概述 电池工作特性字母代号 概述 例: CF241406 －电池尺寸为24mmx14mmx6mm的Li-MnO2扁型电池 ER26500MS －直径26.2mm，高度50mm，容量4.5Ah，以中等速率放电，能在高温环境下工作的圆柱形Li-SOCl2电池 9WR26505-9 －直径26.5mm，高度50.5mm的单体圆柱形Li-SO2电池，先9只串联，在9路并联，共81只电池构成的电池组。 工作原理 锂负极的反应： Li→Li+ + e 正极活性物质的反应： 卤化物、硫化物、氧化物、含氧酸盐及单质元素等还原成低价金属离子或元素，形成新的物相。如： AgCl 正极：