高性能锂离子电池
上世纪90年代初,锂离子电池走出实验室,并很快实现商业化生产。以锂离子化学为基础的电池,其输出电压通常是镍镉电池或镍氢电池的三倍,输出电能总量是同样大小镍镉电池的两倍。锂离子电池储存的电功率目前已经能够达到2200毫安-小时,所以设计人员经常选用锂离子电池作为便携式设备的电源。
锂离子电池与镍氢电池或镍镉电池相比有两个明显的优点：重量轻和储能密度高(见图1)。每个锂离子电池可以提供的能量密度大约为100瓦特-小时/公斤或200瓦特-小时/升,输出电压可在4.2V~3.7V。由于这类电池的自放电率很低,所以比较适合在使用期限长,但不经常使用的设备中作为电源使用。
Kamen Nechev说：“使用者应该知道锂离子电池有两种类型：一种是普通的锂离子电池,另一种是新型锂聚合物电池。”Kamen Nechev是Saft公司Cockeysville医学设备部的高级科学家。锂聚合物电池使用固态的聚合材料作为电解质。“这种电解质在室温下导电性能不好,”Kamen Nechev接着说,“因此锂聚合物电池需要高温(80℃~100℃)环境才能正常工作,所以锂聚合物电池的用处很有限。”
“所以现在当人们谈论起锂聚合物电池时,通常是指采用有机电解质的电池,在电池的两个电极之间充满了冻胶状聚合物材料,”Kamen Nechev接着说。“这种不含水份的电解质在聚合体内能保持稳定。在小型电池中(电容量< 500毫安-小时),这种电池结构可以提供比较高的安全性,但功率密度会因此而稍微减小一些。但对尺寸大的电池来说,并不能因此而提高安全性。”
软封装和冻胶状电解质提高了安全性。当充电超过规定的容量时,软封装的电池比采用金属外壳封装的液体电解质的锂离子电池发散压力容易得多,因而也就更加安全。这种冻胶状电解质天生就能减缓离子的传送,因此就能防止电池电流的急剧增大,从而减少电池内部在短时间内聚集起过多的热量。
>图1 锂离子电池的化学机理使其与其他类型的电池相比性能更杰出(即提供高的能量密度)。
