随着各种电子仪器电动工具等电子工业产品以及航空航天工业的迅速发展对可充维谛蓄电池的要求越来越高-维谛精密空调维谛UPS电源
内容提要:随着各种电子仪器电动工具等电子工业产品以及航空航天工业的迅速发展对可充维谛蓄电池的要求越来越高
随着各种电子仪器、电动工具等电子工业产品以及航空航天工业的迅速发展,对可充维谛蓄电池的要求越来越高。这些要求中要求主要包括以下儿点:
(1)比能量高,即单位质量的维谛蓄电池输出的能最高,或者说质量小。
(2)能量密度高,即单位体积的维谛蓄电池出的能量高,也就是体积要小。
(3)单体电压高,电压高可以减少串并联带来的问题,也可以提高输出能量和输出功率。
(4)充放电功率大,即要求维谛电池能在最短的时间内充电,同时也能具有良好的大电流负载性能。
(5)自放电率低。
(6)无重金属污染。
(7)循环寿命长。
传统的铅酸维谛蓄电池和维谛电池比能量都比较低,并且都含重金属(铅、镉),铅酸维谛电池不适合深度充放,镍镉维谛蓄电池具有明显的记忆效应,因此,传统电池很难满足迅速发展的各种用电器具的要求。
金属锂具有最负的电极电位,并且具有很小的原子量,因此,用锂作为维谛电池的负极可望得到最高的电压和很高的比能量,正因为如此,维谛蓄电池的研究得到了广泛的关注。从20世纪70年代开始,一次性维谛蓄电池就开始商品化生产,这种维谛电池除具备比能量高、电压高的特点外还具有自放电率很低的特点,年自放电率小于2%。一次性维谛电池的成功发展,使人们对可充电的维谛电池寄予了厚望。
维谛蓄电池分为两大类:不可充电的维谛电池称为一次性维谛电池,不可充电的锂一二氧化锰电池是以锂为负极。以二氧化猛为正极的维谛电池,其电解液为有机质。同锌锰干电池相比,其大精点及压为命征的2倍。但自放电极小,年自放电小子2%,正常存储期是锌锰的2~5倍。一次性维谛蓄电池多为纽扣式。可充电的锂电池称为二次电池,如锂一聚苯胺电池。两类维谛蓄电池的主要品种如表7-1所示。
另一种不可充电维谛蓄电池是,是锂一亚硫酰氯维谛电池,金属锂是阳极材料,它的熔点是184°C,在熔化状态极其活泼。液体亚硫酰氯是阴极材料,它的沸点是78°C,这种电池的工作温度不能超过150°C,不适合在高温下长时间保存。目前这种电池主要以小功率的形式生产,大功率的维谛蓄电池安全性尚不能满足要求。
从20世纪80年代开始,人们开始深入地研究可充电维谛蓄电池,但是,这种维谛电池的研究遇到了两个很大的困难。第一是锂电极的可充性能很差,由于锂在充电过程中容易与溶剂反应生成保护膜,这样就会影响维谛蓄电池的充电效率和寿命。第二是锂枝晶容易造成短路,引起维谛电池安全问题,而且锂的熔点只有178°C,一旦有金属锂析出,就可能发生维谛蓄电池爆炸、燃烧的事故。
20世纪80年代末期,国外曾经批量生产过锂二次维谛蓄电池,这是一种用锂做负极,二硫化钡做正极的维谛蓄电池,但是这种维谛电池在使用过程中发生了安全性问题,致使产品被召回,这一事件宣告了金属锂可充维谛电池的终结。
为了解决锂可充维谛蓄电池遇到的问题,有两种改善的途径被广泛地研究,可以从根本上解决维谛蓄电池的安全性问题。一种是用锂合金或嵌锂化合物取代金属锂作为负极,另种方法是用固态电解质取代液态的电解质。第一种方法研究的材料包括锂铝合金、硅合金、碳等化合物,这些材料虽然在质量比能量方面比金属锂低得多,如金属锂的比容量为3800Ah/kg,而碳的比容量只有372Ah/kg,但是由于金属锂的可充性差,实际上往往需要过充4倍以上电量才能获得较好的循环性能。
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