锂电池是一类采用石墨或其他碳材料作为负极,以含锂的化合物作正极的可充电电池。它是一类由锂金属或锂合金为正/负极材料、使用非水电解质溶液的电池。
一、锂电池的发展
1981年发表了首个锂离子电池方面的论文。
1992年,SONY公司开始大规模生产民用锂离子电池。
1998年方型锂离子电池大量投放市场,占据了市场较大份额。
1999年中国锂离子电池开始大批量生产。
二、锂电池的分类
1.按外形分类
圆柱形锂电池
圆柱形锂离子电池,其型号命名一般为5位数字,前两位数字为电池的直径,中间两位数字为电池的高度,末端一位数字0代表圆柱形,单位为毫米。
常用的圆柱形锂电池:
18650锂电池
14500锂电池
18500锂电池
21700锂电池
26650锂电池
32650(32700)锂电池
方形锂电池
方形锂电池通常是指铝壳或钢壳方形锂电池,广泛应用于勘探测绘、医疗设备、便携式检测设备。
2.按外壳分类
钢壳锂电池
早期锂离子电池大多为钢壳。由于钢壳重量大,安全性较差,但钢的稳定性强,后期很多厂商通过安全阀、PTC等器件优化设计结构,大大增加了其安全性能。而有些则直接替换掉钢壳,采用铝壳和软包,例如现在的手机电池。
铝壳锂电池
铝壳锂离子电池由于质量较轻且安全性稍优于钢壳锂离子电池。
软包装锂电池
软包装锂离子电池由于其质量轻,开模成本较低,安全性高等优点,逐步在扩大其市场份额。
3.按正极材料分类
锂离子电池所用正极材料目前有四种:
钴酸锂电池
锰酸锂电池
磷酸铁锂电池
镍钴锰(三元)锂电池
锂离子电池正极材料特性对比如下:
项目 | 钴酸锂电池 | 镍钴锰(三元) | 锰酸锂 | 磷酸铁锂 |
振实密度(g/cm3) | 2.8~3.0 | 2.0~2.3 | 2.2~2.4 | 1.0~1.4 |
比表面积(m2/g) | 0.4~0.6 | 0.2~0.4 | 0.4~0.8 | 12~20 |
克容量(mAh/g) | 135~140 | 140~180 | 90~100 | 130~140 |
电压平台(V) | 3.7 | 3.6 | 3.7 | 3.2 |
循环性能 | ≥500次 | ≥500次 | ≥300次 | ≥2000次 |
安全性能 | 差 | 较好 | 良好 | 良好 |
适用领域 | 中小电池 | 小电池/小型动力电池 | 动力电池、低成本电池 | 动力电池/**大容量电源 |
4.按电解质分类
液态锂离子电池
液态锂离子电池使用的是液体电解质,电解质为**溶剂+锂盐。
聚合物锂离子电池
聚合物锂离子电池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。聚合物的基体主要为HFP-PVDF、PEO、PAN和PMMA等。
全固态锂离子电池“全固态锂电池”是一种在工作温度区间内所使用的电极和电解质材料均呈固态、不含任何液态组份的锂电池,所以全称是“全固态电解质锂电池”。
三、锂电池的应用领域
1.消费品领域
主要应用在数码产品、手机、移动电源、笔记本等电子设备中。常用的有18650锂电池,锂聚合物电池。
2.工业领域
主要应用在医疗电子、光伏储能、铁路基建、安防通讯、勘探测绘等领域。常用的有储能/动力锂电池,磷酸铁锂电池,聚合物锂电池,18650锂电池。
3.特种领域
主要应用在、航空航天、舰艇船舶、卫星导航、高能物理等领域。常用的有**低温锂电池,高温锂电池,钛酸锂电池,防爆锂电池等。