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锂离子电池组的优点

2021-06-25 10:58:38 

锂离子电池组与其它高能二次电池如Ni-Cd蓄电池,Ni-MH蓄电池、铅酸蓄电池等相比,锂离子电池在性能上具有显著的优越性,重要表现在以下几方面。


锂离子电池组的相关优点


1、安全系数好,循环寿命长


用金属锂作阳极的电池不安全的缘故是多次充放电使锂离子电池正极结构产生变化,生成多孔枝晶,在提升温度时,它与电解液产生强烈的化学反应,且枝晶能刺入隔膜,导致内部结构短路,而锂离子电池不会有此问题,是很安全的。为避免 在电池中存在金属锂,充电时要控制电压,为保险起见,锂离子电池备有多重安全装置。锂离子电池在充电和放电过程中锂离子插入和脱嵌在阴极和阳极上没有任何结构改变(在插入和脱嵌过程中晶格会有一些膨胀和收缩),且因为嵌锂化合物比金属锂更稳定,在充放电过程中不会生成锂枝晶,进而非常明显地改善了电池的安全系数,同时循环寿命也进一步提高。锂离子电池在1989年和1990年分別被美国运输部危险品运输处和IAIT(国际航空与运输协会)排除在危险品之内。


2、自放电率小


锂离子电池组选用非水电解液体系,嵌锂炭材料在非水电解液体系中热力学不稳定。在首次充放电过程中因电解液的还原会在炭负极表面生成一层固体电解质中间相((SEI)膜,准许锂离子通过但不允许电子通过,并使不同荷电态的电极电极活性物质处于相对稳定的状态,因而具备较低的自放电率。


3、工作标准电压高


以石墨或石油焦等炭质嵌锂化合物代替金属锂作为负极,会使电池电压有一定的下降。但由于它们嵌锂电位较低,可使电压损失减小到最低限度。同时,选择合适的嵌锂化合物作为电池正极,选择适当的电解液体系(决定了锂离子电池组的电化学窗口),可使锂离子电池组具备较高的工作标准电压(-4V),远远高于水溶液体系电池。


4、容量大


虽然以炭质材料代替金属锂会使材料质量比容量有一定的减少,但实际上金属锂二次电池中为保证电池具备一定的循环寿命,负极金属锂通常情况下过量三倍以上,因而锂离子电池中质量比容量实际的减少程度并不算太大,同时体积比容量几乎没有减少。


5、能量密度高


较高的工作标准电压和体积比容量决定了二次锂离子电池的能量密度较高。与现阶段普遍使用的Ni-Cd蓄电池和Ni-MH蓄电池相比,二次锂离子电池能量密度最高,且仍有很大的发展前景。


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