電池知識
鋰離子、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、新能源
電池知識
鋰離子、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、新能源
鋰電池的緊要種類：
一、鋰電池按外型分：有方型鋰電（如常用的手機電池電芯）和柱形（如18650）
二、鋰電池外包材料分：鋁殼鋰電池，鋼殼鋰電池，軟包電池
三、鋰電池從正負極材料（添加劑）分：沽酸鋰(LiCoO2)電池或錳酸鋰（LiMn2O4），磷酸鐵鋰電池，一次性二氧化錳鋰電池；另一分：鋰離子LIB，聚合物PLB
■錳酸鋰電池
錳酸鋰電池是指正極使用錳酸鋰材料的電池。錳酸鋰電池其標稱電壓在2.5~4.2v，錳酸鋰電池以成本低，安全性好而被廣泛使用。
用途范圍：我國錳酸鋰電池緊要是做動力鋰離子電池，使用在新能源車輛范疇。
■三元聚合物鋰電池
三元聚合物鋰電池是指正極材料使用鎳鈷錳酸鋰或者鎳鈷鋁酸鋰的三元正極材料的鋰電池，在容量與安全性方面比較均衡。三元復合正極材料前驅體產品，是以鎳鹽、鈷鹽、錳鹽為原料，里面鎳鈷錳的比例可以依據實際要調整。三元鋰電池能量密度更大，但安全性常常受到懷疑。
用途范圍：目前三元材料聚合物鋰電芯在筆記本電池范疇使用廣泛，全球5大電芯品牌SANYO，PANASONIC，SONY，LG，SAMSUNG都已推出三元材料的電芯。
■磷酸鐵鋰電池
磷酸鐵鋰電池，是指用磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰電池。磷酸鐵鋰電熱峰值可達350℃-500℃而錳酸鋰和鈷酸鋰只在200℃左右。工作溫度范圍寬敞（-20C--+75C），有耐高溫特性。
磷酸鐵鋰電池用途范圍：可適用于大型電動車輛：公交車、電動車、景點游覽車及混合動力車等;輕型電動車：電動自行車、高爾夫球車、小型平板電瓶車、鏟車、清潔車、電動輪椅等;電動工具：電鉆、電鋸、割草機等;遙控汽車、船、飛機等玩具;太陽能及風力發電的儲能設備;UPS及應急燈、警示燈及礦燈;替代照相機中3V的一次性鋰電池及9V的鎳鎘或鎳氫可充電電池;小型醫療儀器設備及便攜式儀器等。
不過目前廣泛使用于新能源汽車范疇，與三元聚合物鋰電池和錳酸鋰電池在汽車范疇三足鼎立。
■鈷酸鋰電池
鈷酸鋰電池可以算是鋰電池正極材料的鼻祖，其電化學性能優越，振實密度大。鈷酸鋰電池結構穩定、容量比高、綜合性能突出、但是其安全性差、成本非常高，緊要用于中小型號電芯，廣泛使用于筆記本電腦、手機、MP3/4等小型電子設備中，標稱電壓3.7V。
鋰電池又分為鋰一次電池（又稱鋰原電池）與鋰二次電池（鋰充電電池），與1912年由GilbertN.Lewis一次提出，將人們的視線引向了活潑金屬電池上。在鋰二次電池的基礎上，又發展起來鋰電池。
Li-MnO2電池（鋰一次電池）Li-MnO2電池是鋰電池中使用較多的一種有機電解質電池，一般做成鈕扣型或圓柱形，開路電壓為3.5V，負荷電壓為2.8V，比能量可達200Wh/kg和500Wh/L，常溫下電池儲存壽命超過10年，且儲存和放電過程中無氣體放出，安全性能好。
（-）Li∣LiClO4，PC+DMG∣MnO2（+）
負反應：Li-e-→Li+
正反應：MnO2+Li++e-→MnOOLi
電池反應：Li+MnO2→MnOOLi
按照上述反應，Li-MnO2放電時負鋰生成Li+進入電解質溶液，正二氧化錳得電子還原成三價錳，同時，鋰離子進入二氧化錳晶格中形成MnO2（Li），即MnOOLi。這類電池緊要用于低倍率放電。其能量比約為鉛酸電池的5到7倍。電池儲存和放電過程中無氣體放出，自放電小，不會因活性物質分析引起電池內壓增大。中小容量的電池適合于小型電子計算機、照相機及小型通訊機的電源，大容量的電池適合于要求電池比能量高、使用時間長的場合，因此可作為軍事范疇的理想電源。
Li-SOCl2電池（鋰一次電池）
Li-SOCl2電池是一種研究較為成熟的有機電解質電池。其開路電壓高達3.6～3.7V，且電壓平穩、負荷電壓精度高，同時還有較高的比能量。表1中給出一些常用小型電池系列活性物質成本比較，可以看出，Li-SOCl2電池是常用電池中成本低的。
Li-SOCl2電池的電化學表達式為：（-）Li∣LiAlCl4-SOCl2∣C（+）
電解液是LiAlCl4的SOCl2溶液。SOCl2即是電解質的溶劑，又是正活性物質。電池反應：
4Li+2SOCl2→4LiCl+S+SO2
放電產物二氧化硫部分溶于SOCl2中，硫單質大量析出，沉積在正炭黑中，LiCl是不容物。
這種電池的負鋰與SOCl2接觸時會發生如下反應
8Li+3SOCl2→6LiCl+Li2S2O4+S2Cl2
由于產物LiCl形成致密的保護膜妨礙了反應的進行，又由于它還是固體電解質膜，準許離子通過，所以不阻礙鋰電的正常陽溶解。
但是SOCl2電池存在兩個突出問題，即電壓滯后和安全問題。電壓滯后是因為LiCl的出現，它以薄膜的形式傾覆在鋰陽表面，雖然可以戒備電池自放電，但導致了電壓滯后。另外，儲存時間越長，儲存溫度越高，膜就會越厚，滯后現象越分明。
當SOCl2電池短路時，會引發Li和S的熱反應：
2Li+S→Li2S
Li2S在145度下又可與SOCl2發生劇烈反應，導致爆炸。
還有一種爆炸的原由是在正上沉積的鋰形成枝晶，造成短路。Li與S反應，或者SO2也可以在負發生反應，終生成Cl2O這種十分不穩定的爆炸性物質。
綜上所述，鋰電池有三元鋰電池，磷酸鐵鋰電池，錳酸鐵鋰電池，鎳鈷鋰，鋰電池，聚合物鋰電池等等多個種類，不同類型的鋰電池使用在不同的范疇。
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