GP 超霸充电池高电力镍氢(NiMH)电池终于在2012/04/23 09:52没电了,从2012/04/11 14:30使用到现在,计12天,比上次的16天又少了4天,看来续航力有下降趋势。ㄚ琪打字到这里,还没什么灵感写什么才好说,后来想到在美国的时候,使用Garmin 推出的 nuvi 1300 GPS还真好用,但是超级麻烦的就是常常没电,害得我们迷路花了很多的时间,它的电源使用12/24Volt,机子里面有充电式锂电池:约3.5小时(背光亮度50%状态),这个电源一度让我们以为美国车跟台湾车的电压有所不同,导致用分离式点烟器电源线没办法充电,后来经过有人的查询认为没什么不同,才让我们把问题的疑点转向机子的USB插槽有问题,导致无法充电。

真是让人怀疑为什么只有内建锂电池啊,这样没电的时候根本就没辙,所以这个内建是的配备真是不优。

不过今天就让我们谈谈锂离子电池吧,维基这样说明:‘锂离子电池是一种充电电池,它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。习惯上,锂离子进入正极材料的过程叫嵌入,离开的过程叫脱嵌;锂离子进入负极材料的过程叫插入,离开的过程叫脱插。 锂离子电池容易与下面两种电池混淆:锂电池:存在锂单质。锂离子聚合物电池:用多聚物取代液态有机溶剂。’

我们从历史可以看出锂离子电池所有的材料:一开始M.S.Whittingham采用硫化钛作为正极材料,金属锂作为负极材料;之后利用锂离子嵌入石墨的特性制作充电电池;1983年M.Thackeray、J.Goodenough等人发现锰尖晶石是优良的正极材料,具有低价、稳定和优良的导电、导锂性能。其分解温度高,且氧化性远低于钴酸锂,即使出现短路、过充电,也能够避免了燃烧、爆炸的危险;聚合阴离子的正极将产生更高的电压;1996年Padhi和Goodenough发现具有橄榄石结构的磷酸盐,如磷酸锂铁(LiFePO4),比传统的正极材料更具优越性,因此已成为当前主流的正极材料。

正极材料的演进:硫化钛->锰尖晶石->橄榄石结构的磷酸盐,如磷酸锂铁(LiFePO4)

负极材料的演进:金属锂->锂离子嵌入石墨

看起来有关电池的工作,就是要一直找好的材料,做好的电池。

锂离子的优点:高能量密度、开路电压高、输出功率大、无记忆效应、低自放电、工作温度范围宽、充、放电速度快。

因这些优点让其广泛应用于消费电子产品、军工产品、航空产品等,连ㄚ琪家的GPS也是这样用的。

它的缺点ㄚ琪就不提了,倒是化学式很感兴趣:

和所有化学电池一样,锂离子电池也由三个部分组成:正极、负极和电解质。电极材料都是锂离子可以嵌入(插入)/脱嵌(脱插)的。

正极材料:可选的正极材料很多,目前主流产品多采用锂铁磷酸盐。不同的正极材料对照:

正极材料 平均输出电压 能量密度
LiCoO2 3.7 V 140 mAh/g
Li2Mn2O4 4.0 V 100 mAh/g
LiFePO4 3.3 V 100 mAh/g
Li2FePO4F 3.6 V 115 mAh/g

正极反应:放电时锂离子嵌入,充电时锂离子脱嵌。

  • 充电时:LiFePO4 → Li1-xFePO4 + xLi+ + xe
  • 放电时:Li1-xFePO4 + xLi+ + xe → LiFePO4

负极材料:多采用石墨。新的研究发现钛酸盐可能是更好的材料。

负极反应:放电时锂离子脱插,充电时锂离子插入。

    • 充电时:xLi+ + xe + 6C → LixC6
    • 放电时:LixC6 → xLi+ + xe + 6C

 

电解质溶液

溶质:常采用锂盐,如高氯酸锂(LiClO4)、六氟磷酸锂(LiPF6)、四氟硼酸锂(LiBF4)。

溶剂:由于电池的工作电压远高于水的分解电压,因此锂离子电池常采用有机溶剂,如乙醚、乙烯碳酸酯、丙烯碳酸酯、二乙基碳酸酯等。有机溶剂常常在充电时破坏石墨的结构,导致其剥脱,并在其表面形成固体电解质膜(solid electrolyte interphase,SEI)导致电极钝化。有机溶剂还带来易燃、易爆等安全性问题。

这样多的资讯,可以继续提供给ㄚ琪做研究,虽然有时也觉得很难着力,不过ㄚ琪还是要继续研究才行。

镍氢充电电池评比表更新了,欢迎查询!