02《新能源材料》01新型二次电池材料.pptVIP

1.3 金属氢化物镍电池 镍氢电池是新型的二次电池，以氢氧化镍作为正极，储氢合金作为负极，氢氧化钾溶液做电解液。无论它的独特外形还是高达4MPa的内部压力都使人感到新奇。 镍氢电池的优、缺点 它的初始成本较高，有爆炸的可能性。 这种电池的突出优点是循环寿命长，1977年起在地球同步轨道条件下工作寿命超过10年。电池自放电速度较大。它承受过充电和过放电的能力很强。 绿色电池。 镍氢电池的前景十分乐观，最终将在航天领域取代镉镍电池。 4．锂离子电池电极反应 电池反应:6C+LiCoO2 6．锂离子电池优缺点 * * 第1章 新型二次电池概述 第2章 金属氢化物镍电池材料 第3章 锂离子电池材料 第1篇 新型二次电池材料 电池是一种利用电化学的氧化-还原反应，进行化学能------电能之间转换的储能装置。 第1章 新型二次电池概述 电池的应用 一次电池只能放电一次。 二次电池可反复充放电循环使用，可充电电池。 电池 一次电池 二次电池 锌锰干电池 银锌纽扣电池 锂原电池 铅酸电池 镍氢电池 锂离子电池 1800年伏打首先制成了伏打电池。 1836年英国化学家发明了古典原电池。 1865年法国化学家发明了第—个干电池。 现代的干电池不过是其改进。 1.1 锌锰干电池 锌锰干电池结构图 1.2 铅蓄电池 电池组成： 由金属铅板(负极)和紧附着二氧化铅的铅板(正极)浸入30％（密度为1.2—1.3 g/cm3）的硫酸水溶液所组成。铅蓄电池充电后电压可达2.2伏；放电后电压下降，当电压降至l.25伏时(这时溶液密度为1.05 g/cm3 ) 不能再使用，必须充电。铅蓄电池用于汽车、小型电动机车作为启动电源，用于实验室作为常用电源，还广泛用于飞机、拖拉机、坦克的照明光源。 铅蓄电池的电极反应 镍氢电池 锂离子电池 发展中的新型二次电池 镍氢电池由氢氧化镍正极，储氢合金负极，隔膜纸，电解液，钢壳，顶盖，密封圈等组成。在圆柱形电池中，正负极用隔膜纸分开卷绕在一起，然后密封在钢壳中的。在方形电池中，正负极由隔膜纸分开后叠成层状密封在钢壳中。 镍氢电池的电极反应 一种方法是高压下液化为液氢。 在常压下，氢气必须降温至-252度才能变成液体，这种方法成本高，而且储存液氢要有极好的绝热设备—托瓦瓶。液氢易逸散渗漏，会酿成严重火灾和爆炸事故。 另一种方法是用某些金属或合金来储存氢。 氢有一个奇持的性质，它会与某些过渡金属或合金形成金属氢化物，如1体积胶状Rh能吸收2900体积氢气。储氢合金的共同特点是在低温低压下能够可逆地吸收、释放氢。（当温度升高或体系氢压降低时，它们就放出氢）具有储存量高、可逆、安全等优点。 氢的储存方法 储氢合金材料 AB5: LiNi5, MnNi5, CaNi5, AB2: ZrMn2, TiCr2, ZrV2, ZrMn2, AB: TiFe,TiCo, TiNi A2B: Mg2Ni, Mg2Cu 3种工作状态：正常工作状态、过充电状态和过放电状态。 镍氢电池设计时，容量由正极限制的，负极容量设计过剩，保证过充电时候，电池的内压不会有明显升高。 长期不用的电池保存和恢复方法 镍镉电池和镍氢电池特性不同，保存方法不同。 镍镉电池应将电用完保存，所以一般新镍镉电池是基本没有电的，需要自己来充。采用正确的充电方法，大概需要充放3－5次才能将电池恢复到最佳状态。 镍氢电池要长期保存前，应该充电到80％左右保存。 因此新的镍氢电池有一些电，因为厂家已经预充电，防止运输周转时间太长电池受到影响。长期保存的镍氢电池用的时候，先将余电用完，再用正确方法充放2－3次就可以恢复到最佳状态。 1.4 锂离子电池 锂是自然界最轻的金属元素，具有最低的电负性（-3.045V）。选择适当的正极与之匹配，可以获得较高的电动势，具有最高的比能量(单位重量电极物质所能放出的能量)。 锂遇水会发生剧烈反应，应选用非水电解质溶液。 1．锂离子电池结构示意图 80年代，提出了“摇椅式”锂离子二次电池的概念。提出电池的正、负极材料采用可以储存和交换锂离子的材料，利用充放电时，锂离子的来回移动进行能量交换。 层状化合物LiCoO2的合成，发现石墨可插入锂离子生成石墨层间化合物LixC6。 1991年由日本SONY公司生产出以LiCoO2为正极材料，碳黑为负极材料的商业化锂离子电池。 2．设计思想 层状结构材料（ LiCoO2、 LiNiO2等） 尖晶石结构材料 氧离子立方密堆积排列，Li+占据四面体位置，Mn3+/Mn4+占据八面体位置。 Mn2O4构成的尖晶石基本框架 空位形成的三维网络，成为Li+离子的输运通道。利于L