发布时间: 2016-08-31
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论文摘要：神通广大的锂电池--一种无污染的绿色电池 论文关键词： 锂电池 无污染 绿色电池 心脏起博器与锂电池 1860年法国科学家列克兰谢发明干电池，揭开化学电源的新纪元。干电池的正极材料是二氧化锰，并用碳棒作为正极导电体，负极是锌筒，它既是负极，又是容器。电解质是氯化锌和氯化铵的混合物。干电池的端电压是1.5伏。一百多年来，干电池在收音机、照明、手电筒、计算器和家电上造福人类，直到今天干电池它还是日常生活中不可缺少的化学电源。但是，由于干电池是一次电池，不能充电，用完就抛弃，造成环境污染。锂电池的发明，克服干电池的缺点，是电池的后起之秀。 试问笔记本电脑里安装的是什么电池，手机的电源是由什么提供的?数码照相机内安装的又是什么化学电源，答案都是一个：那都是锂电池。最早发明锂电池的是伟大的发明家爱迪生,但是由于当时（100年前）的技术条件限制,又鉴于金属锂是最活泼的化学元素,爱迪生无法制造出具有实用价值的电池。一直到1973年才制造出世界第一枚具有实用价值的锂电池。最初，锂电池只应用于心脏起博器中，由于锂电池的自放电率极低，放电电压平稳,使得用开刀的办法将心脏起博器植入人体后，能够长期使用。例如连续使用10年以上不用更换电池，由于锂电池的发明，因而拯救了成千上万的心脏病患者，起死回生，延长寿命。 自从1966年第一只心脏起博器问世以来，迄今已有40多年的历史了，数以十万计的心脏起博通过手术埋入人体，延长心脏病患者的生命，由于安全可靠深受患者欢迎。心脏起博器的电源，最初是采用锌汞电池，这种电池体积小，寿命长，但有汞害。1980年，国外采用锂碘电池制成的心脏起博器，具有十年以上的工作寿命，用这种电池作为心脏起博器的电源，无汞害、无污染、安全可靠，是心脏病患者的福音。 1973年，锂电池的问世和应用，揭开化学电源的又一新纪元。锂电池具有能量密度大，重量轻，导电性能佳，作为对环境无污染的特点。一经问世就开始大量使用，是一种方兴未艾的化学电源。为了开发性能更优良的锂电池品种，人们对各种材料进行研究。从而制造出前所未有的产品。例如：锂二氧化硫（Li-SO2）电池和锂亚硫酰氯（Li-SOCl2）电池。它的正极活性物质，同时也是电解质的溶剂。这种结构只有在非水溶液的电解质才会出现。那么，为什么锂电池具有这么神通广大的本领，到底它是用什么材料造成的，它的构造如何?它与其他电池比较为什么具有那些优良特性? 原来锂电池与其他电池的主要区别，是在于它是用金属锂或锂合金作为负极材料，锂电池就是因为用金属锂或锂合金作负极而得名。为什么人们选用金属锂作为负极呢?其原因是锂位于化学元素周期表的第二周期第一主族。论文格式模板范文锂的化学元素符号是Li，锂的电负性为0.97，标准电极电位是-3.02伏,在所有的金属中,锂的标准电极电位是最负的,因而应用锂跟其他物质组成的电池,其电压在所有金属中是最高的，即高达3.6伏.而普通电池（例如普通干电池-锌锰电池）的电压只有1.5伏。也就是说,锂电池的电压是普通电池的的两倍多。 公元1992年Sony公司成功地开发锂离子电池，并成功地应用于移动电话和笔记本电脑。使这些便携式电子设备的重量和体积大大地减少，而使用时间大大地延长。由于锂电池不含重金属铬，从而对环境不产生的污染。是一种名副其实的绿色电池 绿色电池无污染 锂电池的特征 锂电池不含镉、铬、铅、汞等重金属，是一种没有污染的绿色电池。除此以外，锂电池还具有以下特点： 1. 具有很高的重量能量比和体积能量比:意思是说锂电池的重量和体积很小，但是发出的电能很大。用电能量作为分子，重量或体积做分母。由于分子大，分母小，比值就很大。例如：将锂电池与铅酸蓄电池比较，具有相同能量的锂电池，其重量和体积只有铅酸蓄电池的四分之一。因此，锂电池既轻便，又电能高，将来势必取代笨重的铅酸蓄电池。 |
2．自放电小可长期存放,这是该电池最突出的优越性;
3．无记忆效应。锂电池不存在镍镉电池的所谓记忆效应，所以锂电池充电时无需放电；
4． 寿命长。正常工作条件下，锂电池充放电循环次数远大于500次；
5． 可以快速充电。锂电池通常可以采用0.5至1倍容量的电流充电,使充电时间缩短至1~2小时;
6． 可以随意并联使用;
7． 由于电池中不含镉 铅笔汞等重金属元素,对环境无污染,是当代最先进的绿色电池。
8． 使用温度范围宽广.可在-55C至+75C的温度内工作。
9． 成本高.与其他可充电池比较,锂电池价格较贵。
锂电池的化学反应机理:
锂电池的种类很多,比较实用的锂电池有:锂聚氟化石墨电池,锂二氧化锰电池,锂二氧化硫电池和锂亚硫酰氯电池以及1992年索尼公司开发的锂离子电池.现在以锂-聚氟化石墨电池为例,说明锂电池的电化学反应机理:
正极反应:
(CF)n + ne- = nC+ nF
负极反应:
nLi → nLi—+ ne
电池总反应：
（CF）n+nLi→ nC + nLiF
锂二氧化锰电池是使用最广泛的电池，价格最便宜的锂电池。它是用廉价的 γ-MnO2作正极活性材料溶于碳酸丙烯（简称PC）和二甲基氧乙烯（简称DMF）的混合溶剂中，浓度为1M，两者比例是：PC：DMF=1：1。
锂锰电池的电池反应是：
负极反应：Li →Li+ +e
正极反应：MnO2+Li+e→MnO2(Li+)
电池总反应：Li+MnO2→MnO2（Li+）
结构简单类型多
锂电池的构造
锂电池的外形有硬币式、瓶式、扣式和圆筒式四种，电池内部采用螺旋绕制结构，用一种非常精细而渗透性很强的聚乙烯薄膜隔离材料在正、负极间间隔而成。正极包括由锂和二氧化钴组成的锂离子收集极以及由铝薄膜组成的电流收集极。负极由片状碳材料组成的锂离子收集极和铜薄膜组成的电流收集极组成。电池内部充有有机电解质溶液。另外还装有安全阀和PTC元件，以便电池在不正常状态以及输出短路时保护电池不受损坏。
下图是圆筒式锂电池的结构.该电池是锂亚硫酰氯电池。
锂-亚硫酰氯电池的结构图
离子电池威力大
锂离子电池的特征
1992年索尼（SONY）公司成功开锂离子电池，并应用作为笔记本电脑和手机的电源，揭开化学电源的新一页。锂离子电池有液态锂离子电池和聚合物锂离子电池两类。其中，液态锂离子电池的正极采用锂化合物LiCoO2或LiMn204，负极采取用锂-碳层间化合物。锂离子电池具有工作电压高、体积小、质量轻、能量高、无记忆效应、自放电小、循环寿命长，是21世纪发展的理想电源。归纳起来，锂离子电池具有下列特征：
1．高能量密度 锂离子电池的重量是相同容量的镍镉或镍氢电池的一半，体积是镍镉的40%至50%，镍氢的20%至30%。
2．高电压 一个锂离子电池的工作电压为3。7伏特（平均值），相当于三个串联的镍镉或镍氢电池。
3．无污染 锂电池不含诸如镉、铅、汞之类有害金属物质。
4．不含金属锂 锂离子电池不含金属锂，因而不受飞机运输禁止在客机携带锂电池等规定的限制。
5．循环寿命高 在正常条件下，锂离子的充放电周期可超过500次。
6．快速充电 使用定额定电压为4。2V的恒流恒压充电器，可以使锂离子电池在一至两小时内得到满充。
7．保存时间长 锂电池需充足电后保存，在20C下可存储半年以上。
干电池，是一次电池，论文代写一次性用完就要抛弃，对于二次电池，使用寿命是衡量电池性能好坏的一个重要标志。二次电池经过一次充电和放电，称为一个周期。在一定的充放电制度下，电池容量达到某一规定值前，电池经受的充放电次数称为二次电池的使用周期。锂离子电池具有优良的贮存性能和很长的循环化学电源的主要特点之一是在使用时能够放出电能，不用时能够贮存电能。所谓贮存性能对于二次电池（可以充电的电池，称为二次电池，例如，铅蓄电池和锂电池。而不能充电的电池，就是一次电池，例如厦门电池厂产的三圈电池）。 前程无量远景美
锂离子电池的发展前景
锂离子电池以其特有的性能优势已在便携式电器例如手提电脑、摄像机、移动通讯中得到普遍应用。
目前，开发的大容量锂离子电池已在电动汽车中试用，预计将成为21世纪电动汽车的主要动力，并将在航天航空、人造卫星和储能方面得到广泛应用。化学电源的发展的两个条件是：（1）电池的比能量密度高；（2）贮存期长：具有耐漏性，且自放电率极低。由于锂电池具备这两条件，发展的前景无量。由于航天航空、人造卫星，手提电脑、移动通讯（手机）和电动汽车的发展，新型的锂电池象雨后春笋般地涌现。
一顶二来用途广
单节锂电池的应用
单节锂电池的电压为3.6伏,可以代替3伏电源,因此仅需一节电池可以代替普通两节电池,给收音机,计算机和数码照相机，电子手表等小家电产品供电,不仅重量轻,而且使用时间长。
锂电池电动车的前景
随着锂电池的发展，锂电池电动车和锂电池汽车即将问世。目前，在路上奔驰的电动车，安装的是铅蓄电池，使用寿命和充放号次数远不如锂电池。电动车中一旦安装了锂电池，其奔驰速度将大大地超过铅蓄电池电动车。且电池的重量可以减轻一半多。废电池造成环境污染问题是极其重要的,例如电动车的动力,采用铅酸蓄电池,它是由铅,硫酸,,和其他金属以及塑料组成的,不但车体笨重,而且内部所含的大量铅,无机盐,随意排放,将严重污染土壤和水源,并产生铅蒸气;严重破坏环境。
有鉴于此，开发新型实用 、绿色环保的动力电池，替代铅酸蓄电池是刻不容缓的。在这样的背景下，锂离子电动车动力电池脱颖而出。由于不含镉、铅、汞。在使用和生产过程没有污染物产生，保障身体健康。装载锂电池的电动车还具备很多优势，成为家庭不可缺少的交通工具。最重要的优点是重量轻，很多消费者抱怨铅酸蓄电池太笨重，一组电池有20-30公斤，老人和孩子难搬运。而锂电池一般在七斤上下，是前者的1M4，而使用寿命是普通铅酸电池的3-4倍。老人和小孩都会搬动。
锂电池标识
根据IEC61960标准二次锂电池的标识：
1．电池标识组成3个字母后跟5个数字（圆柱形）或个数字（方形）
2．第一个字母表示电池的负极材料。
3．第二个字母表示电池的正极材料。
4．第三个字母表示电池的形状
5．数字圆柱形电池5个数字分别表示电池的直径和高度。
例如： CIRI8650表示一个圆柱形二次锂电池的正极材料为钴，直径为18mm、高65mm。
ICP883448表示一个方形二次锂离子电池的正极材料为钴，其厚度为8mm，宽度为34mm，高为48mm。
