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锂电池耐用是因为比蓄电池电量多吗?为什么锂耐用

作者:机械网
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锂电池耐用是因为比蓄电池电量多吗?为什么锂电池耐用

  

锂电池耐用是因为比蓄电池电量多吗?为什么锂电池耐用

  我们的日常生活中,锂电池已经得到了广泛的应用。蓄电池经过多年发展,经历了常见的铅酸电池、镍氢电池、镍镉电池、锂电池。相比以往蓄电池,锂电池的优点很多的。锂电池分为锂金属电池和锂离子电池、锂离子聚合物电池。主要用在手机、数码相机、笔记本电脑、电动工具、心脏起搏器、家用小电器等领域。大容量锂离子电池也开始应用于电动工具、电动车上。技术研发仍在不停的进步中,值得注意的是纳米技术已经开始应用于锂电池的制造。

  一、锂电池有以下优点:

  1、能量密度比较高。电池在一定条件下所能给出的电量称为电池的容量,能量密度也称比容量,单位质量或单位体积的电池所能给出的理论电量。锂电池的能量密度,是铬镍电池的2.5倍,是铅酸电池的约6-7倍;所以相同的电池容量条件下,锂电子电池可以做的体积更小、重量更轻,如约为铅酸产品的1/6-1/5。

  2、锂电池工作电压高。远高于铅酸电池、镍氢电池。

  3、绿色环保无污染。锂离子电池不含有诸如镉、铅、汞之类的有害金属物质。有利于环境保护。

  4、循环寿命长。使用寿命可达6年,充放电次数可高达800到2000次。铅酸电池约300次,镍氢电池约500次。

  5、充电速度快。锂离子电池在1.5--3个小时内就充满电;而新开发的锂电池充电时间缩短到半小时之内,为电动汽车的快速充电提供了技术层面的支持。

  6、自放电率很低(就是放置不用时的自放电率)。这是该电池最突出的优越性之一。锂电池月自放电率小于5%,而镍氢电池的月自放电率约30%。

  7、适应高低温环境性能强,可以在-20℃——60℃的环境下使用,经过特殊工艺上的处理,则可以在-45℃环境下使用。

  综合以上优点,锂电池得到越来越多的关注,成为行业热门。

  二、锂电池的发展展望

  除了小家电,锂电池将会在新能源汽车行业得到极大的普及。能源汽车持续增长,使锂电池行业延续持续上升态势,而目前面临的锂电池产能不足,成为了新能源汽车发展的一大掣肘。随着科学技术的进步,预计锂电池将会有一下的发展趋势:

  1、电池的小型化发展。适应家电小型化发展,要求锂电池能做的更薄、更轻、容量更大。

  2、聚合物锂电池。近年来的技术进步,聚合物锂离子电池的优越性表现不俗。更能适合电池小型化的要求,但因价格高,市场表现尚不理想,但预计随着聚合物锂离子电池技术的日趋成熟,将会在锂电池市场上占领主导位置。

  3、锂离子动力电池。这是锂电池发展的期望热点。因为锂电池可以储能,对锂电子能用做清洁能源的储能设备,用电池作为工业生产的动力源,是不是充满期待呢。锂电池也会成为电动汽车的首选。随着技术进步,成本降低,锂电池僵尸是取代铅酸电池、镍氢电池的主力军。

  锂电池耐用是由于锂电池的电密度大,在相同体积的条件下有更大的电池容量。另一个循环充电次数达500次。

  现代社会各种电子产品更新迭代,电池是各种电子产品的核心部分,而锂电池因为其储电能力大,污染少,体积小,可循环充电再利用等性能而取代普通畜电池。

  随着太阳能的开发和应用发展,未来电池应该以太阳能充电电池为主!

  电量多是一方面,另一方面是转化率高。

  电池的性能主要取决于两个方面的重要指标。一个是电池的能量密度,即每千克电池物质存储能量的多少?目前在已经被广泛使用的电池中,能量密度最高的是锂电池。另外一个指标是循环次数。即电池允许充放电的次数。锂电池的充放电次数一般不大于1000次。在充放电次数里面最多的要数超级电容电池。其最大的充电次数可以达到5万次以上。但是超级电容电池的能量密度却不高。科研人员正尝试用石墨烯与超级电容电池相结合,试图制造出像锂电池一样具有高能量密度的的超级电容电池。对于我们普通的使用者而言。电池的能量密度决定着充一次电,可以维持工作电器持续工作多久时间?而电池的充放电循环次数则决定着这块电池可以用多久。例如对于普通的锂电池,如果每天充一次电的话,好的锂电池最多寿命三年,差一点的甚至一年左右就充不进电了。相对而言锂电池的性价比还是比较高的,但锂电池也有很多致命的缺点。比如温度工作范围比较窄。温度低于0度或大于40度,锂电池充放电效率都会大打折扣。温度再低或者再高,甚至无法工作。对于电动汽车而言,如何使用锂电池供电,那么在冬天的哈尔滨和在夏天的吐鲁番,估计车子都要凉凉了。所以现在好一点儿的混合动力车,在电池部分都采用镍氢电池,尽管能量密度稍低,但充放电次数和温度适应能力都要比锂电池好得多。锂电池另外一个致命的缺点就是安全性问题。受到撞击的锂电池很容易发生爆炸,所以尽管锂电池虽好,但是还是有很多的技术难题,需要科研人员去攻关。就未来的电池而言,本人认为最有发展前途的就是超级电脑电池。允许大电流放电,超高的循环次数,几乎不存在记忆性问题,以及较轻的重量,较高的安全性都是其非常显著的优点。其主要的缺点在于价格昂贵,电池的能量密度不高,如果在这两个方面能够有所突破,相信未来的电池领域一定是超级电容电池的天下。锂电池只不过是一个中间的过渡阶段。

  首先耐用有两层含义,第一是能量密度大也就是储存的电能多,一般用Wh/kg,或者m Ah/g,意思都是一样,表示该电池的存储能力。

  目前能量密度最大的是三元锂电池,能量密度在300Wh/kg左右,也就是一千克的电池可以存储0.3度电。

  而普通蓄电池只有120Wh/kg,甚至更低,第二个耐用的含义表示充电次数,这个充电次含义就不用所说了,现在大部分锂电池的充电次数为500次以上,而且这个500次并不是意味着锂电池彻底不能用了,而是能量密度下降。

  就目前来说,锂电池依旧是主流,而且在未来很长一段时间无法被取代,虽然很多新兴电池,比如石墨烯电池,铝电池,硅电池(理论能量密度最大的,可以达到4200Wh/ kg能量密度是现在锂电池的十多倍)

  关于锂电池比普通电池为什么耐用,这个就非常复杂了,牵扯到电化学以及材料化学的知识,个人能力有限没有办法系统的解释。

  只能来大概说说,首先锂是最轻的金属,但同时具有非常活泼的化学属性,极易被氧化,而这个过程中随着离子反应,会有电子转移,形成电流。当然其他一些金属比如钠,理论上也可以用来做电池,但是锂电池就够危险的了,更不要说钠了。

  当然也可以选择比锂稍微稳定一些的金属,比如铝,在发生化学反应之后,所产生电能是要比锂多的,当然也有人研究铝电池,但是缺点就是反应极慢,很难获得稳定的电压,而且复用性较差,也就是说实现充电的难度很大。

  除此之外,还有固态电池,这仍旧是一种锂电池,只是改变了电池中电解质,比如普通的锂电电池就是一种电解液,再高级一点的,手机里常用聚合物锂电池,是一种有机胶体,固态电池就不用说,是一种固化的电解质材料。理论能量密度是现在普通锂电池的2-3倍,更加安全稳定,这也是最有可能成为未来主流的电池。

  所以为什么锂电池比其他蓄电池耐用,锂电池拥有更高的转化效率,能量密度更大,可循环性更好?首先锂的特殊行,能提供持续稳定电压,可逆反应容易实现,同时锂电池的性能也和正极材料有关,总之简单一句话,这些都和锂电池本身材料有关。

  电池的性能主要取决于两个方面的重要指标。一个是电池的能量密度,即每千克电池物质存储能量的多少?目前在已经被广泛使用的电池中,能量密度最高的是锂电池。另外一个指标是循环次数,即电池允许充放电的次数。

  因此锂电池比蓄电池耐用是因为锂电池的能量密度及循环次数都比蓄电池高很多。

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