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体系先容最罕见的两种高能绿色电池

2019-06-14

本篇将对今朝市道上最为罕见的两种高能绿色充电电池锂离子电池和镍氢蓄电池做一个体系的常识讲授,以供大师对这两种电池有个周全的领会和在选购电池对照角度与电池操纵注重方面做个参考。

一、界说
       锂离子电池(Li-ion Batteries)是以含锂的化合物作正极,以炭材料为负极的碱性蓄电池。
       镍氢蓄电池(Nickel-Metal Hydride battery)正极活性物资首要由镍制成,负极活性物资首要由贮氢合金制成的一种碱性蓄电池。

二、道理
       锂离子电池首要依托锂离子在正极和负极之间挪动来任务。在充放电进程中,Li+ 在两个电极之间来回嵌入(Intercalation)和脱嵌:充电池时,Li+从正极脱嵌,颠末电解质嵌入负极,负极处于富锂状况;放电时则相反。
       1、正极反映:放电时锂离子嵌入,充电时锂离子脱嵌。
       充电时:LiFePO4 → Li1-xFePO4 + xLi+ + xe−
       放电时:Li1-xFePO4 + xLi+ + xe− → LiFePO4
       2、负极反映:放电时锂离子脱插,充电时锂离子拔出。
       充电时:xLi+ + xe− + 6C → LixC6
       放电时:LixC6 → xLi+ + xe− + 6C

镍氢蓄电池在电池充电时,氢氧化钾(KOH)电解液中的氢离子(H+)会被开释出来,由这些化合物将它接收,防止构成氢气(H2),以坚持电池外部的压力和体积。当电池放电时,这些氢离子便会经过相反的进程而回到本来的处所。
       1、充电时
       正极反映:Ni(OH)2 + OH- → NiOOH + H2O + e-
       负极反映:M + H2O + e- → MH + OH-
       总反映:M + Ni(OH)2 → MH + NiOOH
       2、放电时
       正极:NiOOH + H2O + e- → Ni(OH)2 + OH-
       负极:MH + OH- → M + H2O + e-
       总反映:MH + NiOOH → M + Ni(OH)2

三、特征
       1、电压:锂电池的电压是镍氢蓄电池电压的3倍。
       锂离子电池电压 = 3.6V
       镍氢蓄电池电压 = 1.2V
       2、按品质计较,锂离子电池有更高能量密度。
       锂离子电池能量∕分量 = 150~200Wh/kg(540~720kJ/kg)
       镍氢蓄电池能量∕分量 = 60-120 Wh/kg(瓦特小时/公斤)
       3、按体积计较,锂离子电池有更高能量密度。
       锂离子电池能量∕体积 = 250~530Wh/L(0.9~1.9kJ/cm3)
       镍氢蓄电池能量∕体积 = 140-300 Wh/L(瓦特小时/升)即 504-1188kJ/kg(千焦耳/公斤)
       4、输入功率:锂离子电池具备更大输入功率。
       锂离子电池功率∕分量 = 300~1500W/kg(@20秒)
       镍氢蓄电池功率∕分量 = 250-1000 W/kg
       5、自放电率:锂离子电池具备更低自放电率
       锂离子电池自放电率 < 5%~10%/月,普通每个月在2%以下(可规复)
       镍氢蓄电池自放电率 = 普通每个月 2-30%,见温度而定,低自放电型号为每一年10-30%
       6、充放电效力:锂离子电池充放电率更高。
       锂离子电池充放电效力 = 100%
       镍氢蓄电池充放电效力 = 66%
       7、轮回操纵次数:两种电池轮回次数靠近,轮回操纵寿命都比拟长。
       锂离子电池充放电轮回次数 = 500 -2000次(磷酸铁锂电池能够到达2000次以上)
       镍氢蓄电池充放电轮回次数 = 500 -1800次
       8、任务温度规模:两种高机能电池的温度规模都很宽,相较而言在高温环境中,镍氢蓄电池的放电特征更佳。
       锂离子电池任务温度规模 -20℃~60℃
       镍氢蓄电池任务温度规模 -30℃~50℃(高温镍氢电池可在高温 -40℃中一般操纵)

四、长处
       1、比能量高:一次充电可操纵的间隔长,二者的比能量都很是高,绝对而言,锂离子电池(以后比能量最高的蓄电池)>镍氢蓄电池;
       2、比功率高:在大电流任务时能安稳放电,加快爬坡才能好,二者的比功率都很是高,锂离子上风较着一点;
       3、自放电小:二者都具备此长处,锂离子电池略胜一筹;
       4、分量轻、体积小:同型电池镍氢蓄电池分量更轻、体积更小,只是在输入划一电压的环境下(锂离子电池电压为镍氢蓄电池的3倍),使得单个电池组应时数量锂离子电池可削减1/3,是以使成型后的电池分量和体积锂离子电池更小、更轻。
       5、影象效应低:锂离子电池无影象效应是以在这个方面具备更大的上风;
       6、高温放电机能好:在高温状况下镍氢蓄电池更刁悍;
       7、轮回寿命长:二者轮回操纵次数都很是多,很划算;
       8、无环境净化:二者都是绿色环保电池,镍氢蓄电池被称作是最环保的电池,收受接管再用的效力锂离子电池略胜一筹;
       9、标示容量高:镍氢蓄电池标示容量可达2900mAh(毫安培-小时/毫安时),但仍不迭锂离子电池高;
       10、可疾速放电:二者都具备这类长处,锂离子电池才能较强一些;
       11、充电时候短:二者都有此长处。
       别的,镍氢蓄电池还具备宁静靠得住,免保护的特色,被称作是最宁静的电池,而锂离子电池的宁静机能另有待大大晋升;而另外一方面锂离子电池由于完整不影象效应,在操纵上更加便利简略,而镍氢蓄电池却由于剩余电压的原因而没法防止停止按期放电办理操纵。

五、操纵
       锂离子电池在充电进程中轻易产生短路环境,另外注重不要过充,这点比拟关头。
       镍氢蓄电池须要停止按期放电办理,

六、题目
       二者有个配合的错误谬误,那便是建造工艺请求严酷,致使本钱比拟高,售价不自制。绝对而言,锂电池仍是更划算一点。

七、操纵
       镍氢蓄电池在条记本电脑、便携式摄像机、数码相机及电动自行车等范畴获得了普遍操纵。
       锂离子电池普遍操纵于花费电子产物、兵工产物、航空产物等。

八、综述

锂离子电池和镍氢蓄电池都是绿色电池,不会因烧毁而形成二次净化,这合适环保理念,同时它们都可再生操纵,合适延续成长的概念,另外,咱们在电池行业手艺已处于天下抢先程度,并且这些绿色电池出口远景很是好,固然今朝价钱有点高,有些小题目还须要更进一步的获得处理与改良,不过跟着咱们国度科研职员和、企业研发部分职员的配合尽力,很快就可以到达优良便宜、高效节能、宁静不变、绿色环保这些请求,而像这类绿色高能且极具开辟潜力的电池值得咱们鼎力倡导与推行。


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