锂电池的分类个人精编.doc

锂电池总的分类：（一）、根据锂电池所用电解质材料不同，锂电池可以分为液态锂电池(lithium ion battery, 简称为LIB)和聚合物锂电池(polymer lithium ion battery, 简称为LIP)两大类二）、按充电方式可分为：不可充电的及可充电的两类三）、锂电池外型分：有方型锂电（如常用的电池）和柱形（如18650、18500）； （四）、锂电池外包材料分：铝壳锂电池，钢壳锂电池，软包电池； （五）、锂电池从正负极材料（添加剂）分：钴酸锂(LiCoO2)电池、锰酸锂（LiMn2O4），磷酸铁锂电池，一次性二氧化锰锂电池一、锂电池的种类（一）根据锂电池所用电解质材料不同，锂电池可以分为液态锂电池(lithium ion battery, 简称为LIB)和聚合物锂电池(polymer lithium ion battery, 简称为LIP)两大类聚合物锂电池所用的正负极材料与液态锂都是相同的，电池的工作原理也基本一致它们的主要区别在于电解质的不同, 锂电池使用的是液体电解质, 而聚合物锂电池则以固体聚合物电解质来代替, 这种聚合物可以是“干态”的,也可以是“胶态”的,目前大部分采用聚合物胶体电解质。

聚合物锂电池可分为三类： 1、固体聚合物电解质锂电池电解质为聚合物与盐的混合物，这种电池在常温下的离子电导率低，适于高温使用 2、 凝胶聚合物电解质锂电池即在固体聚合物电解质中加入增塑剂等添加剂，从而提高离子电导率，使电池可在常温下使用 3、 聚合物正极材料的锂电池采用导电聚合物作为正极材料，其能量是现有锂电池的3倍，是最新一代的锂电池由于用固体电解质代替了液体电解质,与液态锂电池相比，聚合物锂电池具有可薄形化、任意面积化与任意形状化等优点，也不会产生漏液与燃烧爆炸等安全上的问题，因此可以用铝塑复合薄膜制造电池外壳，从而可以提高整个电池的容量；聚合物锂电池还可以采用高分子作正极材料，其质量比能量将会比目前的液态锂电池提高50％以上此外,聚合物锂电池在工作电压、充放电循环寿命等方面都比锂电池有所提高基于以上优点，聚合物锂电池被誉为下一代锂电池二）、按充电方式可分为：不可充电的及可充电的两类不可充电的电池称为一次性电池，它只能将化学能一次性地转化为电能，不能将电能还原回化学能（或者还原性能极差）而可充电的电池称为二次性电池（也称为蓄电池）它能将电能转变成化学能储存起来，在使用时，再将化学能转换成电能，它是可逆的。

1、不可充电的锂电池有多种，目前常用的有锂－二氧化锰电池、锂—亚硫酰氯电池及锂和其它化合物电池 （1）锂-二氧化锰电池 锂-二氧化锰电池是一种以锂为阳极、以二氧化锰为阴极，并采用有机电解液的一次性电池该电池的主要特点是电池电压高，额定电压为 3v（是一般碱性电池的 2 倍）；终止放电电压为 2v；比能量大（见上面举的例子）；放电电压稳定可靠；有较好的储存性能（储存时间 3 年以上）、自放电率低（年自放电率≤2％）；工作温度范围－20℃～＋60℃该电池可以做成不同的外形以满足不同要求，它有长方形、圆柱形及纽扣形（扣式）圆柱形的也有不同的直径及高度尺寸a.锂-二氧化锰电池特点 是由日本最先研制并实现产业化的锂一次电池体系经过几十年的研究发展，锂-二氧化锰电池是锂系列一次电池中价格最低、安全性最好的电池品种锂-二氧化锰电池具有以下特点： a1.价格比较低廉：正极活性物质二氧化锰采用电解二氧化锰，是锂电池正极活性物质中比较廉价的一种，可以大量推广应用； a2.电池电性能优良：其比能量是干电池的5～10倍（约230Wh/kg或500Wh/L），负荷电压为2.8V，放电电压比较平稳可以在-40～+50℃范围内工作； a3.电池贮存寿命长：在常温条件下电池贮存寿命超过10年，年容降约1%； a4.电池安全可靠：电池在贮存和放电过程中无气体析出，安全性好； a5.电池品种繁多：电池包括扣式、柱式、矩形三大类，每类都还有尺寸和结构各异的电池，容量从几十毫安时到上百安时不等。

所以可以满足多种应用的要求 锂-二氧化锰电池负极是金属锂，正极活泼性物质是电解二氧化锰电解质是无机盐高氯酸锂（LiClO4），溶于碳酸丙烯酯（PC）和1、2-二甲氧基乙烷（DME）的混合有机溶剂中，锂-二氧化锰电池的反应机理不同于一般电池，在非水有机溶剂中，负极锂溶解下的锂离子通过电解质迁移进入到MnO2的晶格中，生成MnO2（Li+）Mn由+4价还原为+3价，其晶体结构不发生变化 b.二氧化锰电池的应用该电池可以做成不同的外形以满足不同要求，它有长方形、圆柱形及纽扣形(扣式)圆柱形的也有不同的直径及高度尺寸型号中的cr表示为圆柱形锂－二氧化锰电池；五位数字中，前两位表示电池的直径,后三位表示带一位小数的高度例如，cr14505，其直径为14mm，高度为50.5mm(这种型号是通用的)这里要指出的是不同工厂生产的同型号的电池其参数可能有些差别另外，标准放电电流值是较小的，实际放电电流可以大于标准放电电流，并且连续放电及脉冲放电的允许放电电流也不同，由电池厂提供有关数据例如，力兴电源公司生产的cr14505给出最大连续放电电流为1000ma，最大脉冲放电电流可达2500ma照相机中用的锂电池多半是锂－二氧化锰电池。

纽扣式(扣式)电池尺寸较小，其直径为12.5～24.5mm，高度为1.6～5.0mm几种较常用的扣式电池型号cr为圆柱形锂－二氧化锰电池，后四位数字中前两位为电池的直径尺寸，后两位为带小数点的高度尺寸例如，cr1220的直径为12mm(不包括小数点后的数)，其高度为2.0mm这种型号表示方法是国际通用的这种扣式电池常用于时钟、计算器、电子记事本、照相机、助听器、电子游戏机、ic卡、备用电源等c.发展锂-二氧化锰电池研究的意义 由于锂-二氧化锰电池体系采用非水有机电解液，在低温条件下粘度增大，电导率大幅下降，导致Li-MnO2电池在低温条件下只能以小功率输出，即使在电池设计上进行结构改变，仍然无法从本质上提高电池体系低温性能，这就严重制约了该体系在民用领域的应用但是由于锂-二氧化硫电池和锂-亚硫酰氯电池，随着贮存时间的延长、输出电流的增加和使用环境温度的降低，在电极表面形成致密的钝化膜，导致电池在使用时会出现明显电压滞后，根据情况不同，滞后时间可以长达十几分钟，此外两种电池都存在着安全性问题：锂-亚硫酰氯电池体系，当电池使用不当造成电池温度升高，正极放电产物硫和锂发生放热反应，或是锂碳嵌入物有可能与亚硫酰氯或硫发生剧烈的放热反应使得电池体系的安全性较差；锂-二氧化硫电池体系本身存在内压，当电池使用不当会造成爆炸或二氧化硫气体的泄漏，存在安全性较差的问题。

美国已有使用锂-二氧化硫电池和锂-亚硫酰氯电池出现危及人身安全的事故报道随着二十一世纪人们越来越重视环境保护和体系的安全可靠，因此安全性好的锂-二氧化锰电池体系的进一步深入研究将成为锂一次电池研究重点 d.国内外研究现状及发展趋势 从九十年代中期殴美能源研究重心转移，这时候锂-二氧化锰电池开始受到重视最初是多种小型号柱式电池，然后在市场感兴趣的大容量电池技术上取得了显著进展目前，美国大量使用加拿大蓝星发展技术公司、Ultralife电池有限公司、NY and Hawker Eternacell公司生产的锂-二氧化锰电池，并研究可提供更高比容量和比功率的电池 美国Ultralife电池有限公司从二十世纪九十年代更将研究重心转移到致力于锂电池在市场推广应用的专门研究，特别是高比特性锂-二氧化锰电池研究该公司在其官方网站上发表意见，认为锂-二氧化锰电池因为其阴极材料为固体物质，钝化影响很小，导致该体系基本不存在电压滞后，而且体系本身比其它锂一次电池更安全该公司通过对锂-二氧化锰电池的深入研究，现在在相同体积条件下，锂-二氧化锰电池比锂-二氧化硫电池提供超过50%的能量打破了多年来科研人员认为的锂-二氧化锰电池不如锂-二氧化硫电池比能量高的观点。

目前国内锂-二氧化锰电池生产厂家很多，产品广泛应用于照相机、水表、仪器仪表、心脏起搏器等微功耗型电子产品我国从七十年代就开始锂-二氧化锰电池的自主开发研究工作，开发了系列圆柱形锂-二氧化锰电池和系列扣式锂-二氧化锰电池，在一些大型研究院所普遍着力于高比特性锂-二氧化锰电池的研究，在薄型锂-二氧化锰电池技术、锂-二氧化锰电池的高比能量研究和锂-二氧化锰电池的高比功率研究方面取得突破性进展，为锂-二氧化锰电池在水下应用、特种勘探领域应用奠定了技术基础典型的技术成果主要有：薄型锂-二氧化锰电池可以做到1mm以下；锂-二氧化锰电池比功率达到并超过580W/kg；锂-二氧化锰电池重量比能量达到并超过300Wh/kg 锂-二氧化锰电池是21世纪锂一次电池中最有发展前途的高可靠、无污染的化学电源，随着纳米材料制造技术的发展，以及粘度低、安全性好的多元有机电解液体系的进一步研究，锂-二氧化锰电池的化学性能还将会有更大程度的提高，建立具有高比能量、高功率、轻型化、微型化特点的新型电化学体系，增强我国在高技术条件下电子产品市场竞争力 （2）锂-亚硫酰氯电池 锂-亚硫酰氯它的额定电压是 3.6v，以中等电流放电时具有极其平坦的 3.4v 放电特性（可在 90％容量范围内平坦地放电，保持不大的变化）。

电池可以在－40℃～＋85℃范围内工作，但在－40℃时的容量约为常温容量的 50％自放电率低（年自放电率≤1％）、储存寿命长达 10 年以上锂亚硫酰氯电池在所有的中，属于一种很有特色的品种正极材料是亚硫酰氯（），同时，也是这种特性，使得它的比能量非常高是目前中电压最高的锂亚硫酰氯电池化学名称为Li − SOCl2, 简称为 由于其特殊的化学特性，钝化效应，其年自放电电流小于1%， 储存寿命达10年以上，所以广泛应用于水表，电表和燃气表中2、可充电的锂电池 可充电的锂电池有多种，如锂-钒氧化物电池，锂电池及国外新开发的锂-聚合物电池等可充电锂电池是目前中应用最广泛的电池，但它较为“娇气”，在使用中不可过充、过放（会损坏电池或使之报废）因此，在电池上有保护元器件或保护电路以防止昂贵的电池损坏锂电池充电要求很高，要保证终止电压精度在 1%之内，目前各大半导体器件厂已开发出多种锂电池充电的 IC，以保证安全、可靠、快速地充电1）、锂-钒氧化物电池 锂-钒氧化物电池以锂为阳极、钒氧化物为阴极、无机盐的有机溶剂为电解质组成它的特点是可以充电以 2 号电池为例，将锂-钒氧化物电池与锂-二氧化锰电池及锂-亚硫酰氯电池相比较。

由于锂-钒氧化物电池的额定电压仅为 2.8v，而且额定容量也小，故与其它两种锂电池相比，其比能量是最小的此外，其充电次数（循环寿命）也不长，所以这种可充电电池不久就由锂电池替代了2）、锂离子电池 锂离子电池是目前应用最为广泛的锂电池，它根据不同的电子产品的要求可以做成扁平长方形、圆柱形、长方形及扣式，并且有由几个电池串联在一起组成的电池组锂电池的额定电压为 3.6v（有的产品为 3.7v）充满电时的终止充电电压与电池阳极材料有关：阳极材料为石墨的 4.2v；阳极材料为焦炭的 4.1v不同阳极材料的内阻也不同，焦炭阳极的内阻略大，其放电曲线也略有差别锂离子电池的终止放电电压为 2.5v-2.75v（电池厂给出工作电压范围或给出终止放电电压，各参数略有不同）低于终止放电电压继续放电称为过放，过放对电池会有损害a、锂离子电池工作原理电池分一次锂电池和二次锂电池两大类，前者是一次性的，如干电池后者是可再充。