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锂离子电池组的优点有哪些?

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
(1)工作电压高
以石墨或石油焦等炭质嵌锂化合物代替金属锂作为负极,会使电池电压有所下降。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有较高的工作电压(-4V),远高于水溶液体系电池。
(2)比容量大
虽然以炭质材料代替金属锂会使材料质量比容量有所降低,但实际上金属锂二次电池中为保证电池具有一定的循环寿命,负极金属锂通常过量三倍以上,因此锂离子电池中质量比容量实际的降低程度并不大,而且体积比容量几乎没有降低。
(3)能量密度高
较高的工作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。与目前广泛使用的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,且仍有很大的发展潜力。
(4)安全性能好,循环寿命长
用金属锂作阳极的电池不安全的原因是多次充放电使锂离子电池正极结构发生变化,形成多孔枝晶,在升高温度时,它与电解液发生剧烈的放热反应,且枝晶能刺穿隔膜,造成内部短路,而锂离子电池不存在此问题,是很安全的。为防止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形成锂枝晶,从而明显地改善了电池的安全性能,同时循环寿命也大大提高。锂离子电池在1989年和1990年分别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。
(5)自放电率小
锂离子电池组采用非水电解液体系,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形成一层固体电解质中间相((SEI)膜,允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,因此具有较低的自放电率。
(6)清洁无污染
锂离子电池组不含有铅、福、汞等有毒物质,同时因为电池必须被很好地密封,在使用过程中极少有气体放出,不对环境造成污染。生产制造过程中用于溶解粘结剂的溶剂也可以做到完全回收。Sony等锂离子电池大型生产公司,从1997年己经陆续开始了锂离子电池的回收以及材料(如金属钻等)的再生循环工作。另外,1996年Sony的锂离子电池经鉴定符合IS014001国际环境标准[71O

(7)电流效率高
不同于以往任何一种水溶液体系二次电池,锂离子电池组在正常的充放电过程中不会出现气体,电流效率接近100%,这一性质特别适合用作电力储存和转换的电池组。

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