鋰離子電池憑借其效率高、輸出功率大等特點已經越來越廣泛地應用在了人類的生活、工作當中,但不可否認,現有的鋰離子電池還存在著相容性差、成本高等特點,為了解決這些問題,人類正加緊開發新的高性能鋰電池。本文就鋰電池的現狀和工作原理進行分析,說明了研發高性能鋰電池的重要性以及高性能鋰電池的研究現狀,提出了高性能鋰電池的發展趨勢。
科技的進步使人的生活更加便利,極大地提高了人類的生活質量,使人類對于生活質量和工作效率有更高的要求。人類不斷研發新的高性能鋰電池,來滿足這種不斷提高的要求[1]。因此,人類對于鋰電池的性能提出了更高的要求。
1 鋰電池應用的現狀
1.1 鋰離子電池主要結構成分
正極材料(鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰、鎳鈷錳酸鋰、鎳鈷酸鋰等及其混合物)負極材料(人造石墨、改性天然石墨等)隔膜材料(聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜或兩者的復合膜)電解液(EC、PC、DEC、DMC、EMC 等溶劑和六氟磷酸鋰配成的溶液)正負極端子(正負極耳)外殼(鋼
殼、鋁殼、鋁塑膜)
1.2 鋰電池分類
1.2.1 通過鋰離子電池的電解質不同來進行分類
根據這種標準鋰電池可以被分為兩類,分別是液態鋰電池( 簡稱為LIB) 和聚合物鋰電池( 簡稱為LIP) 兩大類。根據電解質不同進行分類,也就是說它們的主要區別是電解質的不同, 而它們的正負極材料以及液態鋰基本都是相同的,因此,就可以看出這兩種鋰電池的工作原理在本質上是相同的。普通鋰電池的電解質是液體,而聚合物鋰電池的電解質為“膠態”或“干態”的聚合物。
1.2.2 通過鋰電池能否循環使用來分類
鋰電池可以分為可充電鋰電池和不可充電鋰電池。不可充電的電池就是我們平常所說的一次性電池,簡單來說就是,它可以將原先儲存的化學能轉化成電能,卻因為其還原性不好的緣故,不能做到將電能重新轉化成化學能。
1.3 鋰電池的應用
進入21 世紀后,微型電子設備進入了飛速發展的階段,小型化設備憑借其方便、美觀的優勢迅速占領市場,但與此同時,這也給電源的發展提出了更好的要求,因此,鋰電池橫空出世并且迅速占領市場,大量生產。到了現在,鋰電池的應用更加廣泛,在我們平常所用的手機、筆記本電腦、電動車、家用小家電上,都可以看到鋰電池的身影。
1.4 鋰電池的優劣勢
1.4.1 鋰電池的優勢
① 它的能量和質量密度已經很高,甚至都分別可以達到450W.h/dm3 和150W.h/kg,但是它們還是在不斷發展和提高。
②平均輸出電壓高。
③輸出功率大。
④鋰電池的自放電小
⑤沒有Ni-Cd、Ni-MH 電池一樣的記憶效應,循環性能優越。
⑥可快速充放電,1C 充電時容量可達標稱容量的80% 以上。
⑦它的充電效率與普通電池相比極高,極大的為人類提供了便利。
⑧與普通電池相比,鋰電池對于溫度的承受范圍較廣,-30 ~ +45℃,并且,隨著人類的不斷探索和研究,可能還會繼續拓展,可能能達到-40 ~ +70℃,甚至低溫還有達到-60℃的可能性。
⑨測試電池使用后的剩余容量與普通電池相比也較為簡單和方便。
⑩基本不用維修,并且還有較長的使用壽命。
1.4.2 鋰電池的劣勢
①與普通電池相比,因為原材料更貴,所以成本高,因此價格也會更高。②由于鋰電池充電效率高,電壓高,功率大,因此要特別設置保護裝置,防止鋰電池因充電過度造成損傷。
2 高性能鋰電池的應用趨勢
2.1 鋰電池的發展趨勢
隨著鋰電池在電子器械等產品上應用越來越廣泛,甚至還應用在了衛星、航空等方面,人類對于鋰電池的認識越來越深刻,同時,也對鋰電池提出了更高的要求。
2.2 我國鋰電池發展面臨的問題
我國研制鋰電池的許多重要的原材料還要依靠國外進口,負極材料的原料產業鏈也并不完善。因此,要建立屬于我國的鋰電池生產產業鏈還有很長的路要走。
3 結語
科技的進步帶來了經濟的發展,而經濟的發展又讓人類對于鋰電池的進步提出了更高的要求,有更低成本和更高性能的高性能鋰電池的研發會逐漸加速,替代已有的鋰電池占據人類市場,為人類提供更好的服務,社會就是在這種競爭中不斷進步。