高性能鋰離子電池
上世紀90年代初,鋰離子電池走出實驗室,并很快實現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)。以鋰離子化學為基礎(chǔ)的電池,其輸出電壓通常是鎳鎘電池或鎳氫電池的三倍,輸出電能總量是同樣大小鎳鎘電池的兩倍。鋰離子電池儲存的電功率目前已經(jīng)能夠達到2200毫安-小時,所以設(shè)計人員經(jīng)常選用鋰離子電池作為便攜式設(shè)備的電源。
鋰離子電池與鎳氫電池或鎳鎘電池相比有兩個明顯的優(yōu)點：重量輕和儲能密度高(見圖1)。每個鋰離子電池可以提供的能量密度大約為100瓦特-小時/公斤或200瓦特-小時/升,輸出電壓可在4.2V~3.7V。由于這類電池的自放電率很低,所以比較適合在使用期限長,但不經(jīng)常使用的設(shè)備中作為電源使用。
Kamen Nechev說：“使用者應該知道鋰離子電池有兩種類型：一種是普通的鋰離子電池,另一種是新型鋰聚合物電池�！盞amen Nechev是Saft公司Cockeysville醫(yī)學設(shè)備部的高級科學家。鋰聚合物電池使用固態(tài)的聚合材料作為電解質(zhì)。“這種電解質(zhì)在室溫下導電性能不好,”Kamen Nechev接著說,“因此鋰聚合物電池需要高溫(80℃~100℃)環(huán)境才能正常工作,所以鋰聚合物電池的用處很有限�！�
“所以現(xiàn)在當人們談?wù)撈痄嚲酆衔镫姵貢r,通常是指采用有機電解質(zhì)的電池,在電池的兩個電極之間充滿了凍膠狀聚合物材料,”Kamen Nechev接著說。“這種不含水份的電解質(zhì)在聚合體內(nèi)能保持穩(wěn)定。在小型電池中(電容量< 500毫安-小時),這種電池結(jié)構(gòu)可以提供比較高的安全性,但功率密度會因此而稍微減小一些。但對尺寸大的電池來說,并不能因此而提高安全性。”
軟封裝和凍膠狀電解質(zhì)提高了安全性。當充電超過規(guī)定的容量時,軟封裝的電池比采用金屬外殼封裝的液體電解質(zhì)的鋰離子電池發(fā)散壓力容易得多,因而也就更加安全。這種凍膠狀電解質(zhì)天生就能減緩離子的傳送,因此就能防止電池電流的急劇增大,從而減少電池內(nèi)部在短時間內(nèi)聚集起過多的熱量。
>圖1 鋰離子電池的化學機理使其與其他類型的電池相比性能更杰出(即提供高的能量密度)。
