鋰電池原結構及分類

2021-03-04 01:21:34 字數 3064 閱讀 4391

鋰離子結構:

1、 正極positive

2、 負極negative

3、 電解質electrolyte

4、 隔膜separator

5、 正極引線positive lead

6、 負極引線negative lead

7、 中心端子、絕緣材料insulator

8、 安全閥safety vent

9、 密封圈gasket

10、正溫度控制端子ptc

11、電池殼battery shell,蓋板cover board,底板sole piece

鋰電池分類:

一、按正極材料不同分為:鐵鋰、鈷鋰、錳鋰電池

鐵鋰電池、錳鋰電池、鈷鋰電池、鉛酸電池的比較

鐵鋰電池:

1.優點:

一、 超長壽命,長壽命鉛酸電池的迴圈壽命在300次左右,而磷酸鐵鋰電池迴圈壽命達到1000次以上。

二、 使用安全,磷酸鐵鋰完全解決了鈷酸鋰和錳酸鋰的安全隱患問題,鈷酸鋰和錳酸鋰在強烈的碰撞下會產生**對消費者的生命安全構成威脅,而磷酸鐵鋰以經過嚴格的安全測試即使在最惡劣的交通事故中也不會產生**。

三、 可大電流2c快速充放電,在專用充電器下,1.5c充電40分鐘內即可使電池充滿,起動電流可達2c,而鉛酸電池現在無此效能。

四、 耐高溫,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。

五、 能大電流放電(5-10c放電)。

六、 無記憶效應。

七、 綠色環保。

2.缺點:

一、磷酸鐵鋰正極材料的振實密度較小,等容量的磷酸鐵鋰電池的體積要大於錳鋰電池和鈷酸鋰等鋰離子電。

二、導電性差、鋰離子擴散速度慢。高倍率充放電時,實際比容量低,這個問題是制約磷酸鐵鋰產業發展的乙個難點。

三、磷酸鐵鋰電池低溫效能差。由於磷酸鐵鋰材料的固有特點,決定其低溫效能劣於錳酸鋰等其他正極材料。一般情況下,對於單隻電芯(注意是單只而非電池組,對於電池組而言,實測的低溫效能可能會略高,這與散熱條件有關)而言,其0℃時的容量保持率約70~80%,-10℃時為50~65%,-20℃時為40~60%。

這樣的低溫效能顯然不能滿足動力電源的使用要求。

四:磷酸鐵鋰電池存在一致性問題。單體磷酸鐵鋰電池壽命目前超過2000次,但電池組的壽命會大打折扣,有可能是500次。

因為電池組是由大量單體電池串並而成。於種種原因,製作出來的電池一致性不佳,進而影響到電池的使用效能和整體壽命。

3、**:磷酸鐵鋰電池製造成本高。磷酸鐵鋰具有安全性、環保性、迴圈次數高等優點是毋庸置疑的,但目前的製造成本相對鈷鋰電池、錳酸鋰電池要高,主要是工藝和技術方面的原因,致使材料的產能和良率不高。

錳鋰電池:

1.**:正極材料**較便宜,但是錳鋰電池在實際使用中**最便宜。

2.優點:

一.錳酸鋰合成效能好、結構穩定的正極材料錳酸鋰是鋰離子蓄電池電極材料的關鍵,錳酸鋰是較有前景的鋰離子正極材料之一。

二.材料的效能得到較大的改善,有較高的安全性,低廉的**,使其在動力電池領域有廣闊的應用前景。近幾年的研究,改性錳酸鋰迴圈效能得到一定的改善,比容量得到一定的提高。

高溫效能得到良好的解決,加快了產業化的步伐。

三.在動力電池領域改性錳酸鋰較高的安全性,低廉的**,優於鐵鋰的密度,使其成為最有希望的動力電池材料。其在未來的5年內可能會成為鉛酸電池的主要替代品,成為主要的啟動電源、ups電源和後備電源,成為二次電池的老大。

四.在鋰電池電動車領域,相對於磷酸鐵鋰電池和鈷鋰電池在價效比上有很大優勢,是鋰電動車的最多使用電池。

3.缺點:比容量相對較低,高溫迴圈較低。安全性相對磷酸鐵鋰較差。

鈷鋰電池:

1.**:正極材料**較便宜,但是鈷鋰電池在實際使用中**較錳鋰電池要貴。

2.優點:是第一代商品化的鋰離子電池正極材料,還有許多不可取代的優勢:

材料的加工效能很好,密度高,比容量相對較高,材料的結構穩定,迴圈效能好,材料的電壓平台較高且比較穩定,是目前最成熟,也是唯一商業化的正極材料,在短時間內,特別是在通訊電池領域還有不可取代的優勢

3.缺點:**昂貴、資源緊缺、安全性差等缺陷使得其必然在最近的5到10年內遭受被取代命運。

現在取代鈷酸鋰材料有兩個方向,一是在動力電池領域,錳酸鋰和磷鐵酸鋰是最有希望的材料,二是在通訊電池領域,鎳鈷鋰和鎳鈷錳鋰三元材料是最有希望代替鈷酸鋰的正極材料。

鉛酸電池:

1.**:**低廉:鉛酸電池的**為其餘型別鋰電池**的1/4~1/6。

2.優點:具有可大電流放電、充放電可逆性好、使用溫度範圍廣、原材料豐富廉價等特點。

3.缺點:a.鉛酸電池中卻存在著大量的鉛,在其廢棄後若處理不當,仍將對環境夠成二次汙染。

b. 能量密度低(體積大、重).

l理論上幾種材料所產生的電池效能對比如下

儘管從理論上能夠用作鋰離子電池正極材料種類很多,但目前在商業化生產的鋰離子電池中最廣泛使用的正極材料仍然是licoo2。層狀結構的linio2雖然比licoo2具有更高的比容量,但由於它的熱分解反應導致的結構變化和安全性問題,使得直接應用linio2作為正極材料還有相當的距離。但用co部分取代ni獲得安全性較高的lini1-xcoxo2來作為正極材料可能是將來乙個重要的發展方向。

尖晶石結構的limn2o4和層狀結構的limno2由於原材料資源豐富、**優勢明顯、安全效能高而被認為是極具市場競爭力的正極候選材料之一。但其存在的充放電過程中結構不穩定性問題將是將來的重要研究課題。具有橄欖石結構的lifepo4目前的實際放電容量已達理論容量的95%左右,並且具有**便宜、安全性高、結構穩定、無環境汙染等優點,被認為是大型鋰離子電池中極有理想的正極材料。

二、按電解質材料不同分為:液態鋰電池lib,固態鋰離子電池plib屬於固態鋰離子電池中的一種。

鋰離子電池比較:

由於聚合物鋰離子電池使用了膠體電解質不會象液體電液洩露,所以裝配很容易,使得整體電池很輕、很薄。也不會產生漏液與燃燒**等安全上的問題,因此可以用鋁塑復合薄膜製造電池外殼,從而可以提高整個電池的比容量;聚合物鋰離子電池還可以採用高分子作正極材料,其質量比能量將會比目前的液態鋰離子電池提高50%以上。此外,聚合物鋰離子電池在工作電壓、充放電迴圈壽命等方面都比液態鋰離子電池有所提高。

基於以上優點,聚合物鋰離子電池被譽為下一代鋰離子電池。

三、從外形分類一般分圓柱形和方形,而聚合物鋰離子還可製成任意形狀;

鋰電池介紹

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