為什么電池是電動汽車的核心?先從電動汽車的歷史說起。說到電動新能源汽車,很容易將其歸類為一種全新的技術和事物。事實上,電動汽車的歷史比我們想象的要早得多,甚至早于汽油汽車。1834年,美國人托馬斯·達文波特制造了第一輛由直流電動機驅動的電動汽車。1838年,蘇格蘭人羅伯特·戴維森發明了電動火車;1881年,法國工程師古斯塔夫發明了世界上第一輛電動汽車。那是一輛由鉛酸電池供電的三輪車。然后是像鉛酸、鎳鎘、氫鎳和鋰離子這樣的燃料電池。
可以看出,雖然電動汽車比燃料汽車發展得早,在早期就取得了一定的規模,但在現代,由于燃料汽車的蓬勃發展,電動汽車在競爭中受挫。但真正的問題是,過去以鉛酸電池為主的電動汽車受到鉛酸電池密度、壽命和功率的限制,一直無法在動力源即電池方面取得突破,電動汽車的發展停滯不前。
我們常用的鋰電池是由一類鋰金屬或鋰合金陽極材料,使用非水電解質溶液電池。早在1912年,吉爾伯特。Lewis提出了鋰金屬電池并進行了研究。到了20世紀70年代,M.S. Hittingham也提出并開始研究鋰離子電池。
市場上的鋰電池大致可以分為兩大類:鋰金屬電池和鋰離子電池。鋰離子電池不含金屬鋰。可充電金屬鋰電池誕生于1996年。其安全性、比容量、自放電率和性價比均優于鋰離子電池。由于對金屬鋰電池的生產工藝要求很高,尚未廣泛應用于民用,所以我們在日常生活中看到的鋰電池基本上都是鋰離子電池。
自世界情報的時代,在電子產品行業,技術發展迅速,如2007蘋果智能手機和平板電腦,在智能產品的全球需求上升后,過程中每個產品組件需求的上升,特別是智能手機、筆記本電腦、電動工具和其他產品。
鋰電池以其高能量、高密度、壽命長、自放電率低、重量輕、高低溫適應性、綠色環保等特點被廣泛應用,鋰電池以其獨特的產品性能已成為電子產品的主流。
鋰電池的廣泛應用帶動了許多企業和制造商的發展。不可避免的是,一些犯罪分子為了牟取暴利而冒險生產不合格的非法鋰電池。由于鋰電池的化學特性,如果生產不正常,就會有很大的安全隱患,這是用戶無法接受的。所以在選擇鋰電池制造商時,不要為了利潤而忽略產品質量。
按照目前鋰離子電池的主流技術,主要有鋰鈷酸、鋰錳酸、磷酸鐵鋰和聚合物。它們不同的材料和結構特性會影響電池的制備工藝和使用,從而帶來不同的安全性。
1. 氧化鈷鋰電池:其制備特點是在充滿電后,正極內仍有大量鋰離子存在。也就是說,持有更多的膠粘劑在陽極的陰極鋰離子,但在超載的情況下,積極的多余的鋰離子仍會游到陰極,因為不能堅持陰極形成鋰,由于鋰枝晶,因此被稱為樹突,樹突一旦形成,將提供機會刺穿隔膜。膜片的穿刺會造成內部短路。由于電解質主要是碳酸,因此閃電和沸點較低,在較高溫度下會導致燃燒甚至爆炸。在小容量鋰電池中,鋰枝晶的形成易于控制。因此,氧化鈷鋰電池目前僅限于便攜式電子設備等小容量電池,不能用于動力電池。
2.聚合物鋰電池:實際理論比能有了很大提高。與氧化鈷鋰電池相比,能更好地發揮大容量的作用。從使用的角度來看,如果電池短路就會產生過大的電流。聚合物鋰電池的電解質是膠體的,不易泄漏,也排除了泄漏的可能性,但會因此發生更猛烈的燃燒,因此,自燃是聚合物鋰電池的一個隱患。
3.錳酸鋰電池:錳酸鋰電池材料具有一定的優勢。它可以保證正極的鋰離子在充滿電的情況下完全嵌入到負極的碳孔中,而不是像氧化鋰鈷那樣留在正極中,從根本上避免了樹突的產生。理論上是這樣的。事實上,如果錳酸鋰電池在制備過程中遭受了強大的外力或切角,可能會導致電池在充放電循環中瞬間形成的鋰離子迅速移動。當陰極沒有時間完全接收鋰離子時,會形成枝晶。避免這種情況是保證測試電池在工廠。總之,檢測合格的鋰錳酸電池一般不會發生安全事故。由于錳酸鋰的穩定結構使其氧化性能遠遠低于氧化鋰鈷,即使是外部短路(而不是內部短路),也基本上可以避免鋰的析出引起燃燒和爆炸。
4.磷酸鐵鋰電池:這是一種理想的動力電池,可用于電動工具和動力汽車等,磷酸鐵鋰的理論容量為170mAh/g,實際材料容量為160mAh/g。
安全性方面,磷酸鐵鋰熱穩定性高,電解液氧化能力低,安全性高。但其缺點是電導率低,需要改進技術。其結果是體積過大,電解液的用量較大。此外,由于電池容量大、一致性差,磷酸鐵鋰技術仍處于研究階段。
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