动力电池简介.doc

第1章 铅酸蓄电池1.1 铅酸蓄电池的发展历史 自从1859年法国人普兰特(Plante)发明铅酸蓄电池，至今已有140多年的历史。在这一百多年以来，人们对它进行不断的研究和改进，使铅酸蓄电池得到了极大的发展。1881年，富莱和布鲁希用铅的氧化物和硫酸水溶液混合制成铅膏涂在铅板上，较好地防止了活性物质的脱落;1882年，由于铅锑合金板栅的使用而大大提高了电池极板的强度，进一步提高了铅酸蓄电池的寿命;二十世纪二十年代发明使用了胶体电解液;二十世纪七十年代成功开发出了电解液不流动、不冒酸、不溢液、不需添液加水、完全免维护的阀控式密封铅酸蓄电池，这种电池于二十世纪九十年代成为铅酸蓄电池的主流。到目前为止，阀控式密封铅酸蓄电池经不断完善，技术已趋于成熟。1.2 铅酸蓄电池1.2.1 特性 铅酸蓄电池主要由正极极群、负极极群、电解液和容器组成。它的正极是PbO2，负极是金属Pb，正负极板放在硫酸的水溶液。铅酸蓄电池单体工作电压2V，工作电压范围为1.72.2V,最佳放电电流为2C。1.2.2 铅酸电池工作原理： 放电过程:PbO2 + 2H2SO4 + Pb PbSO4 + 4H2O + PbSO4 (放电)正极 电解液 负极 正极 电解液 负极放电过程，正极的Pb02与H2SO4。作用，生成过硫酸铅Pb(SO4)2和水。过硫酸铅板很不稳定，它分解成的Pb4+沉附在正极板上而SO42-进入电解液中，负极中的Pb在硫酸溶液的溶解张力作用下，Pb2+会溶到电解液中，留下2个电子在负极板上，电池将形成2.1V的电动电势。如果外电路接通，负极板的电子将沿着外电路向正极板作定向移动，形成放电电流。这时的化学反应为:正极板上Pb4+得到2个电子变成Pb2+，Pb2+与SO42-结合成PbSO4沉附在正极板上，负极上受到电子束缚力减少的Pb2+与SO42-结合成PbSO4沉附在负极板上。充电过程: 充电过程是放电过程的逆反应，充电的生成物就是放电的反应物。 铅酸蓄电池在充电后期和过充电时，会发生电解水的副反应，在电极上产生一定量的气体。正极: 2H2O O2 + 4H+ + 4e负极:2H+ +2e H21.2.3 铅酸蓄电池的优点 (1)价格低廉。原材料容易得到而且价格便宜；技术成熟；生产方便；产品一致性好。 (2)比功率高。铅酸蓄电池电势高，大电流放电性能优良，可以满足车辆启动和加速的功率要求。 (3)浮充寿命长。其在25C下浮充状态使用可达20年。 (4)使用安全。铅酸蓄电池易于识别电池荷电状态，可在较宽的温度内使用，而且电性能稳定可靠。 (5)再生率高。1.2.4 铅酸蓄电池的缺点 (1)比能量低。 (2)循环寿命短。循环充电次数不足300次。 (3)自放电，过充电时有大量气体产生。 (4)供电不稳定。供电强弱随温度而变化,冬天只能释放一半的电量 (5)使用寿命短，因具有记忆效应,在电池存有残余电量时进行充电。 (6)污染严重。1.2.5 铅酸蓄电池的应用 铅酸蓄电池由于原材料来源丰富，价格低廉，性能优良，是目前工业、通讯、交通、电力系统最为广泛使用的二次电池。目前，主要应用领域有: (l)汽车和摩托车行业。主要是为发动机的起动点火和车载电子设备的使用提供电能等; (2)工业电力系统。用于输变电站、为动力机组提供合闸电流，为公共设施提供备用电源以及通讯用电源; (3)电动汽车和电动自行车行业。取代汽油和柴油，作为电动汽车或电动自行车的行使动力电源; (4)新能源用铅酸蓄电池。绿色新能源如风能和太阳能发电时，先给铅酸蓄电池充电，通过逆变器将铅酸蓄电池的直流电变换为交流电，然后对外供电。 此外，铅酸蓄电池还广泛应用于矿井、飞机、坦克、潜艇、工厂的搬叉车等领域，作为这些行业设备的照明用电、应急电能、甚至作为动力电源。总之，铅酸蓄电池的应用面广和应用量大。1.3 阀控密封式铅酸蓄电池阀控蓄电池发展 MF、SLA、VRLA都是国内外对阀控蓄电池陆续使用过的称谓。MF(Maintenanee一Free)是免维护蓄电池的简称;SLA(SealedLead一AeidBattery)是密封铅酸蓄电池的简称;VRLA(ValveRegulatedLead一AeidBattery)直译应为阀控式铅酸蓄电池，在一些文献中也采用了其直译名称，国标GBT19638.2一2005固定型阀控密封式铅酸蓄电池中译为阀控密封式铅酸蓄电池。这是阀控蓄电池的当今的名称。从MF、SLA到VRLA，不仅是名称的改变，也说明了阀控蓄电池的发展历程。 早期的“免维护蓄电池”MF，是指蓄电池所用期不需加水、补酸。蓄电池免维护技术的应用可追溯到20世纪30年代。1935年美国为军用的目的，首次将Pb一Ca合金栅应用于需要低自放电率(浮充)场合。70年代中期，美国的Gates公司推出了现代MF电池。80年代，由于先进的冶金、化工新技术引人电池行业中使MF电池更加完善，出现了SLA一密封铅酸蓄电池的称谓。SLA除了采用电池内部气体复合技术外，还对电池结构进行了改进，采用单向气阀，使电池达到密封。随着排气阀(安全阀)的日益完善，特别是有比较准确的开、闭阀压力，阀成了气体复合与防泄漏、密封的主要部件。因而称为VRLA(ValveRegulatedLead一AcidBattery)阀控密封式铅酸蓄电池。1.3.1 工作原理：PbO2 + 2H2SO4 + Pb PbSO4 + 4H2O + PbSO4 (放电)正极 电解液 负极 正极 电解液 负极 放电时，正极板中的活性物质二氧化铅，负极板中的活性物质海绵状铅与电解液中的硫酸反应，生成硫酸铅和水。放电过程中，硫酸逐渐消耗，电解液比重下降。充电时，硫酸铅又分别转化成二氧化铅和海绵状铅，硫酸的浓度也逐渐提高。在充电的最终阶段，电解液中的水开始电解，正极板上产生氧气： 2H2O=O2+4H+4e-，（3） 氧气通过隔板中的通道传输到负极板上，并与活性物质海绵状铅及硫酸反应，使一部分活性物质变成硫酸铅，同时抑制了氢气的产生： 2Pb+O2=2PbO，（4） 2PbO+2H2SO4=2PbSO4+2H2O，（5） 在负极，由于与氧气反应而变成放电状态的硫酸铅经过继续充电，又回到充电状态： 2PbSO4+4H+4e-=Pb+2H2SO4，（6）负极上的反应!式(4)+式(5)+式(6)的和为：O2+4H+4e-=2H2O，（7）这正是正极板上（反应式3）的逆反应。 综上所述，正极板由于电解水而产生的氧气，与负极板中的活性物质反应并被还原成水，蓄电池内部几乎没有水的损耗，因此阀控密封式铅酸蓄电池密封性能特别好。1.3.2 阀控密封式铅酸蓄电池的特点 (1)密封性好，电解液呈凝胶状并被吸收在高孔率的隔板内,不会自由流动或溢出,不会发生电解液泄漏,放置方式比较自由。 (2)极板栅采用少锑或无锑铅合金，自放电小。 (3)正负极全被隔离板包围，有效物质不易脱落，性能稳定，寿命较长。 (4)采用阴极吸收法抑制气体产生，利用负极容量过剩吸收氧气，由阀盖调节内外气压平衡，水分蒸发少，使用中不需要添加蒸馏水。 (5)电池内阻小，大电流放电特性好。1.4 免维护铅酸蓄电池（MF） 全密封免维护铅酸蓄电池是我国近年来日趋广泛应用的新型备用电源。这种阴极吸收式免维护铅酸蓄电他采用特殊铅合金作板栅，用全新活性物质添加剂倪方，超微玻璃丝夹膜作隔板，从而避免了水的损失，使蓄电池的自放电减少到最低程度。由于产品在设计上保证了在电解反应过程中，正极产生的氧通过夹膜的气体通道在负极上重新还原成水，达到免维护的目的。 免维护铅酸蓄电池出厂时已充足电能，拿来即可直接投人使用，不需灌注电解液和初充电。该电池在现场可任意方位放置作用，可以钢架积木式组合，也可直接放在电源架上运行。这种蓄电池以它具有的免维护、高能量、无污染、安全可靠的卓越性能，无疑将取代传统的铅酸蓄电池及福镍蓄电池产品。1.4.1 工作原理 所谓免维护蓄电池是指在规定的使用条件下,使用期间不需要进行维护的蓄电池。对于车用铅酸蓄电池来讲,也就是使用期间不需经常添加蒸馏水、搁置期间尽量减少自放电的蓄电池。 免维护蓄电池采用特殊的铅合金作板栅，超微玻璃丝夹膜作隔板，从而避免了水的损失，使蓄电池的自放电减少到最低程度。在电解反应过程中，正极产生的氧通过夹膜的气体通道在负极上重新还原成水，达到免维护的目的。1.4.2 免维护蓄电池的性能特点 (1)免维护蓄电池在有效使用期内（3.54年），不需要补加蒸馏水。 (2)免维护蓄电池与普通蓄电池相比，其自放电量要少得多。免维护蓄电池可以较长时间湿式存储。 (3)内阻小、启动性能好。单体电池间采用穿壁式连接，减小了蓄电池内阻。 (4)接线极桩腐蚀小。免维护蓄电池由于设计有新型通气装置,不但能保存单体电池中的酸气,预防火花或火焰引起的爆炸,还能保持其顶部干燥,因而减少了接线极桩的腐蚀。 (5)耐过充电性能好。 (6)使用寿命长。实践证明:免维护蓄电池的使用寿命,一般在四年左右,几乎是普通蓄电池使用寿命的两倍。1.5 铅酸蓄电池的发展方向 铅酸蓄电池优良的性价比使得它在二次电池领域中占有统治地位。虽然阀控式铅酸蓄电池(VRLAB)的技术已趋成熟，但仍然存在循环寿命短、浮充电压不一致、可靠性不高、比能量低等问题，这些问题还有待于解决。而电池新技术的不断采用、应用领域的不断开拓和深人、镍基电池和锉离子电池成本的降低和能量性能的提高，又使得铅酸蓄电池面临着很大的挑战。铅酸蓄电池只有在技术上不断改进和创新才不会被别的化学电源所代替。 阀控式铅酸蓄电池是一种明显降低维护或完全免维护的电池，其性能不断得到改进，新的功能不断增加，已经开始取代传统的铅酸蓄电池，成为新一代铅酸蓄电池。铅酸蓄电池的发展方向是完善VRLAB技术，主要也就是提高比能量和循环寿命等性能和使用特性，以满足不同用途的电性要求;进一步提高VRLAB的可靠性，使其成为新型12V和36v实用化汽车电池，以开拓新的应用领域。.第2章 镍镉电池 镍镉电池虽然具有大电流放电能力强、比能量高、维护简单等特性,但存在记忆效应严重、使用寿命较短以及过度充电易发生爆炸等致命的缺点。此外,镉是有毒的物质,一旦泄漏会污染生态环境。ATSDR的资料显示,镉由呼吸道吸入后,可引起肺部损伤和死亡,长期暴露可引起肾脏疾病。另外,据健康和人类服务部介绍,镉“极有可能是一种致癌物质”。因此,现在国内作为动力型的电池中,镍镉电池已基本被淘汰。2.1 特性 镍镉蓄电池的正极材料为氢氧化亚镍和石墨粉的混合物，负极材料为海绵状镉粉和氧化镉粉，电解液通常为氢氧化钠或氢氧化钾溶液。 镍镉电池的放电电压根据其放电装置有所差异，每个单元电池大约是1.2V。镍镉电池的放电终止电压为1.0V。050温度范围的综合循环性能较好，镍镉电池对低温较为敏感。2.2 工作原理分析2.2.1放电过程中的电化学反应 负极反应：负极上的镉失去两个电子后变成二价镉离子Cd2+，然后立即与溶液中的两个氢氧根离子OH-结合生成氢氧化镉Cd(OH)2，沉积到负极板上。 正极反应：正极板上的活性物质是氢氧化镍（NiOOH）晶体。镍为正三价离子（Ni3+），晶格中每两个镍离子可从外电路获得负极转移出的两个电子，生成两个二价离子2Ni2+。与此同时，溶液中每两个水分子电离出的两个氢离子进入正极板，与晶格上的两个氧负离子结合，生成两个氢氧根离子，然后与晶格上原有的两个氢氧根离子一起，与两个二价镍离子生成两个氢氧化亚镍晶体。 2.2.2 充电过程中的化学反应 负极反应：充电时负极板上的氢氧化镉，先电离成镉离子和氢氧根离子，然后镉离子从外电路获得电子，生成镉原子附着在极板上，而氢氧根离子进入溶液参与正极反应。 正极反应：在外电源的作用下，正极板上的氢氧化亚镍晶格中，两个二价镍离子各失去一个电子生成三价镍离子，同时，晶格中两个氢氧根离子各释放出一个氢离子，将氧负离子留在晶格上，释出的氢离子与溶液中的氢氧根离子结合，生成水分子。然后，两个三价镍离子与两个氧负离子和剩下的二个氢氧根离子结合，生成两个氢氧化镍晶体。 2.3镍镉电池的优点 (1)其内部抵抗力小，既内阻很小，可提供大电流，而且放电时电压变化很小，是一种非常理想的直流供电电池。 (2)与其它类型的电池比较，镍镉电池可耐过充电或放过电,镍镉电池在长时间放置的情况下,特性也不会劣化,充分充电后可完全恢复原来的特性,。 (3)由于单元电池采用金属容器,坚固耐用。采用完全密封的方式,不会出现电解液泄漏现象,故无须补充电解液。 (4)镍镉电池可重复500次以上的充放电，非常的经济2.4镍镉电池的缺点 (1)镍镉电池有记忆效应,记忆效应使得电池的性能不能得到充分发挥. (2)使用寿命较短以及易发生爆炸等致命的缺点。 (3)镉是有毒的物质,一旦泄漏会污染生态环境。 第3章 镍氢电池3.1 特性 镍氢电池和同体积的镍镉电池相比，容量增加一倍，充放电循环寿命也较长，并且无记忆效应。 镍氢电池是有氢离子和金属镍合成，镍氢电池的端电压标准电压为1.2V,电压的工作范围为1.0V1.4V,放电终止电压0.9V，最佳充电率为0.2C0.5C,工作放电率为0.5C,最大放电率不超过2C.3.2 基本工作原理 镍氢电池正极的活性物质为NiOOH(放电时)和Ni(OH)2(充电时),负极板的活性物质为H2(放电时)和H2O(充电时),电解液采用30%的氢氧化钾溶液,电化学反应如下:充电反应：正极:Ni(OH)2+OH-eNiOOH+H2O 负极:H2O+e 1/2H2+OH- 总反应:Ni(OH)2 NiOOH+1/2H2放电反应：正极: NiOOH+H2ONi(OH)2+OH-e 负极:1/2H2+OH-H2O+e 总反应:NiOOH+1/2H2Ni(OH)2 从方程式看出:充电时,负极析出的氢气贮存在容器中,正极由氢氧化亚镍变成氢氧化镍(NiOOH)和H2O;放电时氢气在负极被消耗掉,正极由氢氧化镍变成氢氧化亚镍。3.3 镍氢电池的优点 (1)能量密度体积比能量:提高材料性能和增加电池内填充密度,镍氢电池体积能量 (2)低温放电特性具有较好的低温放电特性,即使在-20环境温度下,采用大电流(以1C放电速率)放电,放出的电量也能达到标称容量的85%以上。 (3)镍氢电池通常充放电循环次数可达到1000次。 (4)镍氢电池中,不用价格很昂贵的有毒物质金属镉,因此,镍氢电池生产、使用以及废弃后,均不会污染环境,因此被称为绿色电池。 (5)镍氢电池无记忆效应,可随时充电。3.4 镍氢电池的缺点 (1)镍氢电池正常工作在-1540，对高温时性能较差 (2)镍氢电池的缺点是价格比镍镉电池要贵好多，性能比锂电池要差。3.5 结论 镍氢电池应用于电动车之可行性分析是根据目前电动车存在的弊端,尤其是在发达国家交通工具不断增加和多样化,导致能源严重浪费,环境严重污染等现象下进行的。电动车除了商业价值考量外,更是环保趋势下重要一环,因此有必要辅以政府公权力政策引导,促成产业早日落实;由于镍氢电池是我国具有较强资源优势的高科技产品,在国际市场具有较强的竟争优势。该电池相对于其它电池(镍镉电池,锂电池,铅酸电池等)而言,具有高比能量、高功率、适合大电流放电、可循环充放电、无污染,被喻为“绿色电源”。目前,镍氢电池已被广泛应用于行动电话、手提式摄影机、笔记型计算机、数字相机、PDA、CD player等,另外,根据美国USABC和日本公司对各种电动车用电池的性能以及发展潜力比较论证,综合考虑电池的可靠性、安全性、电池材料的资源与环境问题以及电池性能的发展趋势,确定镍氢电池是近期和中期电动车使用的首选动力电池。虽然目前镍氢电池应用于电动车还有一些技术上的问题,但相信这些问题在不久的将来都可以得到解决。第4章 锂离子电池4.1 发展现状 锂离子电池是在锂电池的基础上发展起来的一种新型电池。作为一种小型轻量、高容量、对环境安全的新型电池,锂离子电池主要用于便携式摄放一体机、CD游戏机、移动电话机、笔记本电脑等家用小型电器设备,随着这些电器的迅速发展,锂离子电池的生产及需求量也会与日俱增。4.2 锂离子电池特性 所谓锂离子电池是指分别用两个能可逆地嵌入和脱嵌锂离子的化合物作为正负极构成的二次电池。 锂离子电池的构造由正极、隔离膜、负极三层组成，电池正极由钴氧化锂制成，负极材料由改性石墨制成，隔离膜采用只允许锂离子通过的聚稀多孔膜。单体锂离子电池的端电压标准电压为3.6V或3.7V,电压的工作范围为3.0V4.2V,放电终止电压2.9V，最佳充电率为0.5C1.0C,工作放电率为2C,最大放电率不超过5C.4.3 工作原理 电池充电时，Li+从正极脱出，通过电解液和隔膜，嵌入到负极中。反之，电池放电时，Li+由负极脱嵌，通过电解液和隔膜，重新嵌入到正极中。由于Li+在正负极中有相对固定的空间和位置，因此电池充放电反应的可逆性很好，从而保证了电池的长循环寿命和工作安全性。4.4 锂离子电池的优点 (1)单体锂离子电池的端电压高为3.6V或3.7V，而镉镍电池、镍氢电池的端电压均为1.2V。就工作状态而言，离子电池稳定放电终止电压一般为镉镍电池、镍氢电池的3倍，因此组合使用的锂离子电池容易获得更高的电压。 (2)重量比能量(Wh/kg)高，即同重量的锂离子电池提供的能量比其他电池高。锂离子电池的重量比能量一般在100170之间，为镉镍电池、镍氢电池的23倍。因此同容量的电池，锂离子电池要轻很多。 (3)体积比能量(Wh/L)高，即同体积的锂离子电池提供的能量比其他电池高。锂离子电池的体积比能量一般在270460之间，为镉镍电池、镍氢电池的23倍。因此同容量的电池，锂离子电池体积小很多。 (4)循环使用寿命长。锂离子电池充放电次数5001000次，聚合物锂离子电池则在1000次以上。 (5)没有记忆效应，可随时补充充电。 (6)自放电率低。锂离子电池在首次充电的过程中会在碳负极上形成一层固体电解质钝化膜（SEI），它只允许离子通过而不允许电子通过，因此较好地防止放电，使得贮存寿命增长，容量衰减减小。锂离子电池的自放电率每月为3%9%，镉镍电池在25%30%之间，镍氢电池在30%35%之间。因此，同样环境下锂离子电池保持电荷的时间长。 (7)工作环境温度范围宽，一般可在-30+60之间工作，具有良好的高温和低温工作性能，特别是在-20条件下，仍能够释放出90%的容量。 (8)锂离子电池不含任何汞(Hg)、镉(Cd)、铅(Pb)等有毒元素，是真正的绿色环保电池。4.5 锂离子电池的缺点 (1)锂离子的充电方式为先恒流再恒压，单节电芯上限电压为4.2V，电压超限会损坏电池，甚至爆炸！ (2)锂离子电池具有较大的内阻，无法实现真正意义上的快速充电和放电。高速率放电、充电将致使电池温度超过允许的范围，引发安全隐患。因此，使用中要严格限制锂离子电池放电速率和充电速率，严格控制锂离子电池的工作温度。 (3)锂离子电池主要由正极活性材料, 易燃有机电解液和碳负极等构成。因此，锂离子电池的安全性主要是由这些组件间的化学反应引起,活性物质起着主要的作用。碳负极、正极活性物质、电解液等都会在正常使用和滥用情况下发生化学反应而放出热量,引起电池的升温,，进一步促使反应的加剧, 当热量积累到一定程度的时候, 便有着火和爆炸的危险。 (4)锂电池易受到过充电、深放电以及短路的损害。 过充电时，过量嵌入的锂离子会永久固定于晶格中，无法再释放，可导致电池寿命短。过放电时，电极脱嵌过多锂离子，可导致晶格坍塌，从而缩短寿命。 4.6 锂离子电池的发展前景 锂离子电池投放市场还不到八年时间,对于它的改进还有很大的潜力,锂离子电池作为新型的能源在性能的提高上仍有很大的空间。但是,尽管锂离子电池具有比能量高、循环寿命长等优点,但它还有许多不足,主要有电池成本较高、不能大电流充放电、耐过充能力差等。因此,今后对锂离子电池的改进方向为:(1)降低成本;(2)进一步提高电池容量;(3)进一步实现电池的轻量化。这与目前国际电池市场的发展趋势是一致的,这就为锂离子电池最终进入国际市场提供了方便条件,从而对锂离子电池的产品开发和生产起到有利的促进作用。总之,随着锂离子电池价格的降低及其性能的进一步改善,锂离子电池将进一步取代Ni/Cd、Ni/MH电池,成为世界上最有发展前景的电池。 第5章 磷酸铁锂电池 磷酸铁锂电池于1997年由美国德克萨斯州大学JohnGoodenough教授的研究小组最早发明，发明之初并没有得到太多的关注。2006年春天，全球最大的电动手工具大厂Black&Decker推出一款电压为36V的无电线新型电动手工具，这款工具的特点是采用了可lh高速充电、具有强大的功率性能、高安全性及2000次以上循环寿命的磷酸铁锂电池，电池由A123公司提供。这款产品的热卖引起许多相关业者的关注，包括磷酸铁锂电池的专利拥有者一一美国德州大学。由于磷酸铁锂具有安全、稳定性高，环保、原料无毒，价格便宜等优势，已经成为未来锂离子电池的发展方向。5.1 磷酸铁锂电池的特性 磷酸铁锂电池是指用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池。锂离子电池的正极材料有很多种，主要有钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、三元材料、磷酸铁锂等。其中钴酸锂是目前绝大多数锂离子电池使用的正极材料，而其它正极材料由于多种原因，目前在市场上还没有大量生产。磷酸铁锂也是其中一种锂离子电池。从材料的原理上讲，磷酸铁锂也是一种嵌入/脱嵌过程，这一原理与钴酸锂，锰酸锂完全相同。5.2 磷酸铁锂电池的工作原理 充电过程中，磷酸亚铁锂中的部分锂离子脱出，经电解质传递到负极，嵌入负极碳材料；同时从正极释放出电子，自外电路到达负极，维持化学反应平衡。 放电过程中，锂离子自负极脱出，经电解质到达正极，同时负极释放电子，自外电路到达正极，为外界提供能量。 磷酸铁锂电池的标称电压为3.2V,电压的工作范围为3.0V3.3V,最佳充电率为0.5C1.5C,工作放电率为2C,最大放电率不超过10C.5.3 磷酸铁锂电池的优点 (1)正极材料的安全性：磷酸铁锂为正交橄榄石型结构，锂与氧是共价键结构，这一特性决定了在高温下磷酸铁锂更难释放出氧，大大提高了锂离子电池的安全性。可以放电到0V，电池无大的损伤；与有机电解液反应活性低；热力学稳定状态，400C以下无变化。 (2)电解液分解、枝晶短路诱因弱化：磷酸铁锂电池的工作电压较低，可选的电解液体系的电化学窗口要求较低，有望使用更廉价、性能更优异的电解液体系。由于工作电压较低，引发电解液分解、枝晶短路的诱因弱化，进一步提升了电池的安全性。磷酸铁锂超强的安全性能使其跨越了锂离子电池大型化障碍，成为一种真正可用的动力型锂离子电池 (3)长寿命：磷酸铁锂电池的正极材料在充放电过程中体积变化非常小，结构稳定，使其具备长寿命的特性。其100%深放电的循环寿命可达2000次以上，这一特性，使磷酸铁锂电池具有极高的性价比优势。 (4)高温性能：磷酸铁锂电池的高温性能优异，只要电解液和负极体系选择得当，磷酸铁锂电池在45环境下连续储存和连续工作，对寿命几乎没有影响，这大大拓宽了磷酸铁锂电池的应用领域。 (5)环保：整个生产过程清洁无毒，所有原料都无毒。 (6)价格便宜：磷酸盐采用磷酸源和锂源以及铁为原材料，价格便宜。5.4 磷酸铁锂电池的缺点 (1)低温性能：磷酸铁锂电池的低温性能是令人担心的问题，一般的磷酸铁锂电池在一10的容量保持仅为常温的60%左右。 (2)比能量：与其他锂离子电池相比，磷酸铁锂电池的工作电压较低，体积比能量和重量比能量偏低。 (3)导电性差：磷酸铁锂不能得到大范围应用的主要问题，需往磷酸铁锂颗粒内部掺入导电碳材料或导电金属微粒，或颗粒表面包覆导电碳材料，提高材料的电子导电率。5.5 前景展望 磷酸铁锉电池具备绿色环保、材料来源广泛、降价空间大、安全性能好、循环寿命长、能量高.、重量轻等突出优势，几乎可在各种应用领域取代传统化学电源。又由于环境危机和能源危机的来临，带动绿色能源需求，尤其是绿色动力能源需求的增加，给磷酸铁铿电池创造了巨大的市场空间。 第6章 钴酸锂电池6.1 钴酸锂电池特性 目前锂离子电池中应用最多的是层状LiCoO2,结构比较稳定电池充放电时,锂离子可以从所在的平面发生可逆脱嵌/嵌入反应。钴酸锂的实际比容量低,且在反复充放电过程中,活性物质结构在多次收缩和膨胀后发生改变,导致LiCoO2发生松动和脱落,造成内阻增大,容量减小。其根本原因在于LiCoO2是锂离子的嵌入式化合物,充电时如果过多的锂离子(一半以上)从Li-CoO2中脱出,LiCoO2会发生晶型改变而不再具有嵌入和脱出锂离子的功能。6.2 钴酸锂电池优缺点钴酸锂作为目前商业化且使用量最大的锂离子电池正极材料,其生产工艺成熟,性能良好,具有比其他正极材料更优越的循环性能。但是,