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电池界杰出代表盘点:锂离子电池成“最主流”代表

http://www.ec.hc360.com2017年10月23日11:37 来源:电池中国网 T|T

  “资历最老”代表——干电池

    干电池是一种以糊状电解液来产生直流电的化学电池,利用某种吸收剂使内含物成为不会外溢的糊状。

    因为这种化学电源装置其电解质是一种不能流动的糊状物,所以叫做干电池,这是相对于具有可流动电解质的电池说的。干电池不仅适用于手电筒、半导体收音机、收录机、照相机、电子钟、玩具等,而且也适用于国防、科研、电信、航海、航空、医学等国民经济中的各个领域,十分好用。

    最早的电池现在认为很可能是在伊拉克巴格达出土的,被称之为“巴格达电池”,根据推测有接近2000年的历史,很有“穿越携带物品”的味道,它有一根插在铜制圆筒里的铁条-可能是用来储存静电用的,然而瓶子的秘密可能永远无法被揭晓。

    1799年,伏特成功制成了世界上第一个电池“伏特电堆”,这个“伏特电堆”实际上就是串联的电池组。干电池的鼻祖在19世纪中期诞生,1860年,法国的雷克兰士发明了碳锌电池,这种电池更容易制造,且最初潮湿水性的电解液逐渐用黏浊状类似糨糊的方式取代,于是装在容器内时,“干”性的电池出现了。1887年,英国人赫勒森发明了最早的干电池。1890年,我们熟知的科学家爱迪生发明可充电铁镍电池。干电池已有200多年的历史,足以算得上是电池届的“三朝元老”。

    干电池已经发展成为一个大的家族,到目前为止已经约有100多种。常见的有普通锌-锰干电池、碱性锌-锰干电池、镁-锰干电池、锌-空气电池、锌-氧化汞电池、锌-氧化银电池、锂-锰电池等。

    “地位最牢固”代表——铅蓄电池

    电极主要由铅及其氧化物制成,电解液是硫酸溶液的一种蓄电池。放电状态下,正极主要成分为二氧化铅,负极主要成分为铅;充电状态下,正负极的主要成分均为硫酸铅。

    铅酸蓄电池最明显的特征是其顶部有可拧开的塑料密封盖,上面还有通气孔。这些注液盖是用来加注纯水、检查电解液和排放气体之用。铅蓄电池体积和重量一直无法获得有效的改善,因此目前最常见还是使用在汽车、摩托车发动之上。铅酸电池最大的改良,则是新近采用高效率氧气重组技术完成水份再生,藉此达到完全密封不需加水的目的,而制成的“免加水电池”。

    铅酸蓄电池自1859年由普兰特发明以来,至今已有150多年的历史,技术十分成熟,是全球上使用最广泛的化学电源。尽管近年来镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池等新型电池相继问世并得以应用,但铅酸蓄电池仍然凭借大电流放电性能强、电压特性平稳、温度适用范围广、单体电池容量大、安全性高和原材料丰富且可再生利用、价格低廉等一系列优势,在绝大多数传统领域和一些新兴的应用领域,占据着牢固的地位。那些新来了“小菜鸟”电池,想跟铅蓄电池争地盘还是嫩了点。

    “最清洁”代表——燃料电池

    燃料电池是一种将燃料与氧化剂的化学能通过电化学反应直接转换成电能的发电装置。主要由正极、负极、电解质和辅助设备组成。最常用的燃料就是氢气了此外还有甲醇、联氨、烃类及一氧化碳等。

    干电池、蓄电池是一种储能装置,是把电能贮存起来,需要时再释放出来;而燃料电池严格地说是一种发电装置,像发电厂一样,是把化学能直接转化为电能的电化学发电装置。

    氢燃料电池对环境无污染,因为它是通过电化学反应,而不是采用燃烧(汽、柴油)或储能(蓄电池)方式传统后备电源方案,燃烧会释放象COx、NOx、SOx气体和粉尘等污染物。燃料电池只会产生水和热。如果氢是通过光伏电池板、风能发电等可再生能源产生的,整个循环就是彻底的不产生有害物质排放的过程。因为其无与伦比的清洁型,也被认为是未来最理想的能源。

    “新秀”代表——超级电容

    超级电容,又名电化学电容,双电层电容器、黄金电容、法拉电容,是从上世纪七、八十年代发展起来的通过极化电解质来储能的一种电化学元件。

    它不同于传统的化学电源,是一种介于传统电容器与电池之间、具有特殊性能的电源,主要依靠双电层和氧化还原赝电容电荷储存电能。但在其储能的过程并不发生化学反应,这种储能过程是可逆的,也正因为此超级电容器可以反复充放电数十万次。超级电容一般使用活性碳电极材料,具有吸附面积大,静电储存多的特点,在新能源汽车中有广泛使用。

    超级电容器产品虽然问世不久,但由于它具有特殊的优点,已在许多领域中获得了应用,其前景可以认为是非常广阔。

    “最主流”代表——锂离子电池

锂电池

    锂离子电池是一种二次电池,它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中,Li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌:充电时,Li+从正极脱嵌,经过电解质嵌入负极,负极处于富锂状态;放电时则相反。

    1970年,埃克森的M.S.Whittingham采用硫化钛作为正极材料,金属锂作为负极材料,制成首个锂电池。锂电池的正极材料是二氧化锰或亚硫酰氯,负极是锂。1992年日本索尼公司发明了以炭材料为负极,以含锂的化合物作正极的锂电池,在充放电过程中,没有金属锂存在,只有锂离子,这就是锂离子电池。随后,锂离子电池革新了消费电子产品的面貌。此类以钴酸锂作为正极材料的电池,至今仍是便携电子器件的主要电源。

    锂离子电池能量密度大,平均输出电压高。自放电小,没有记忆效应,工作温度范围宽为-20℃~60℃。循环性能优越、可快速充放电、充电效率高达100%,而且输出功率大,使用寿命长,不含有毒有害物质,被称为绿色电池。

    锂离子电池以其特有的性能优势已在便携式电器如手提电脑、摄像机、移动通讯中得到普遍应用。大容量锂离子电池也被广泛应用于电动车行业,将成为21世纪电动汽车的主要动力电源之一,并将在人造卫星、航空航天和储能方面得到应用。随着能源的紧缺和世界的环保方面的压力。特别是磷酸铁锂材料电池的出现,更推动了锂电池产业的发展和应用。

责任编辑:刘婷婷8

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