㈠电池解析
⒈镍镉电池(Nickel-Cadmiun Battery)
镍镉电池虽然问世很早,但早期成本高昂,直到上个世纪才开始逐渐取代铅酸电池的位置.它采用氢氧化镍为正极活性材料,并掺有石墨以增强导电性,负极则采用海绵状的活性镉,电解质为氢氧化钾溶液,通常能提供1.2V的电压.因为发展已久,成本较低,再加上循环使用寿命长达2000～4000次,以及大电流放电、适用温度范围广、自放电率小等优点,所以当前市场占有率颇高.目前的镍镉电池主要应用在一些家电、数码产品及工业上.
必须指出,由于镉具有很强的毒性,因此对它的使用管理越来越严格,某些国家和地区甚至还强制回收,而且由于镍镉电池的记忆效应非常明显,充放电不完全时电极内的镉会慢慢产生大结晶体而导致电容量明显减少,这也限制了其应用领域.但对于耗电量大却又无法使用外部电源的绝大多数产品,镍镉电池仍是不二的选择.
⒉镍氢电池(Nickel-Hydrogen Battery)
镍氢电池脱胎于镍镉电池,但无论在单位质量或单位体积的能量密度上都有了相当的改进(约250～300Wh/l,50～60Wh/Kg),而且对于镍镉电池的强记忆效应也有了极大的改善.在结构上主要是以储氢合金取代了原有的镉作为负极,因此在某种程度上镍氢电池可以说是材料革新的范例.
目前镍氢电池已被广泛应用于各种电器和数码用品上,如手机、DV、笔记本、DC、PDA、数码随身听等等,而未来则很可能应用于助力自行车、电车上.虽然有逐步被锂离子电池取代的的趋势,但目前其市场占有率仍相当大.
必须指出,镍氢电池是第一种被广泛应用于便携式电子设备的电池类型.虽然镍氢电池本身也存在高温耐性差、自放电率高以及仍有微弱的记忆效应等缺陷,但就整体特性而言,它仍不失为电池技术上的一次革命性突破.
⒊锂离子电池(Li-ion Battery)
锂离子电池是采用掺有钴、镍、锰等金属的锂化物作正极,石墨或碳黑作负极的全新电池类型.相对于镍镉电池或镍氢电池而言,锂离子电池具有更高的能量密度(约为镍镉电池的2倍、镍氢电池的1.5～2倍)、更高的工作电压(3.6或3.7V)和比较稳定的电平,而且由于采用了网状的隧道状的材料设计,使得内部离子流通更加顺畅,从而有效延长了使用寿命.与基于镍结构的电池相比,它完全没有记忆效应,不需要完全充放电来消除记忆效应.根据正极锂金属氧化物的不同,单颗锂离子电池所提供的电压略有所差别,目前的主流电池是以钴酸锂为正极,能提供单颗3.7V的标准工作电压,适应电压在3.7～4.2V(标准充电电压)之间.锂离子电池有方形和圆形的两种结构,圆形的锂离子电池多应用于笔记本电脑上,初期的锂离子电池多数是这种造型.后来随着消费类电子产品的普及和逐渐微型化,体积小巧的方型锂离子电池才逐渐在市场上得到了普及.锂离子电池内部还采用了"电池保护回路"设计,这使得电池本身的安全性大大提高.
锂离子电池的发展趋势是超薄化、高能量化、微型化以及实现商业化的低成本.
⒋锂聚合物电池(Polymer Litthium Battery)
锂聚合物电池是在锂离子电池的基础上以高分子聚合物电解质取代传统的液态有机电解液而产生的.这种高分子电解质既可以作为传导离子的媒介,又可以作为隔离膜使用,再加上于金属锂的反应性很低.因而有效避免了后者易挥发燃烧和容易漏液的现象.
锂聚合物电池因所使用的高分子电解质不同而分为固态电解质和胶态电解质两类.其中前者以PEO(聚环氧乙烷)为代表,后着以PAN(聚丙稀晴)为代表.有了锂聚合物电池后,我们终于可以把电池造成任意形状的产品.
⒈镍镉电池(Nickel-Cadmiun Battery)
镍镉电池虽然问世很早,但早期成本高昂,直到上个世纪才开始逐渐取代铅酸电池的位置.它采用氢氧化镍为正极活性材料,并掺有石墨以增强导电性,负极则采用海绵状的活性镉,电解质为氢氧化钾溶液,通常能提供1.2V的电压.因为发展已久,成本较低,再加上循环使用寿命长达2000～4000次,以及大电流放电、适用温度范围广、自放电率小等优点,所以当前市场占有率颇高.目前的镍镉电池主要应用在一些家电、数码产品及工业上.
必须指出,由于镉具有很强的毒性,因此对它的使用管理越来越严格,某些国家和地区甚至还强制回收,而且由于镍镉电池的记忆效应非常明显,充放电不完全时电极内的镉会慢慢产生大结晶体而导致电容量明显减少,这也限制了其应用领域.但对于耗电量大却又无法使用外部电源的绝大多数产品,镍镉电池仍是不二的选择.
⒉镍氢电池(Nickel-Hydrogen Battery)
镍氢电池脱胎于镍镉电池,但无论在单位质量或单位体积的能量密度上都有了相当的改进(约250～300Wh/l,50～60Wh/Kg),而且对于镍镉电池的强记忆效应也有了极大的改善.在结构上主要是以储氢合金取代了原有的镉作为负极,因此在某种程度上镍氢电池可以说是材料革新的范例.
目前镍氢电池已被广泛应用于各种电器和数码用品上,如手机、DV、笔记本、DC、PDA、数码随身听等等,而未来则很可能应用于助力自行车、电车上.虽然有逐步被锂离子电池取代的的趋势,但目前其市场占有率仍相当大.
必须指出,镍氢电池是第一种被广泛应用于便携式电子设备的电池类型.虽然镍氢电池本身也存在高温耐性差、自放电率高以及仍有微弱的记忆效应等缺陷,但就整体特性而言,它仍不失为电池技术上的一次革命性突破.
⒊锂离子电池(Li-ion Battery)
锂离子电池是采用掺有钴、镍、锰等金属的锂化物作正极,石墨或碳黑作负极的全新电池类型.相对于镍镉电池或镍氢电池而言,锂离子电池具有更高的能量密度(约为镍镉电池的2倍、镍氢电池的1.5～2倍)、更高的工作电压(3.6或3.7V)和比较稳定的电平,而且由于采用了网状的隧道状的材料设计,使得内部离子流通更加顺畅,从而有效延长了使用寿命.与基于镍结构的电池相比,它完全没有记忆效应,不需要完全充放电来消除记忆效应.根据正极锂金属氧化物的不同,单颗锂离子电池所提供的电压略有所差别,目前的主流电池是以钴酸锂为正极,能提供单颗3.7V的标准工作电压,适应电压在3.7～4.2V(标准充电电压)之间.锂离子电池有方形和圆形的两种结构,圆形的锂离子电池多应用于笔记本电脑上,初期的锂离子电池多数是这种造型.后来随着消费类电子产品的普及和逐渐微型化,体积小巧的方型锂离子电池才逐渐在市场上得到了普及.锂离子电池内部还采用了"电池保护回路"设计,这使得电池本身的安全性大大提高.
锂离子电池的发展趋势是超薄化、高能量化、微型化以及实现商业化的低成本.
⒋锂聚合物电池(Polymer Litthium Battery)
锂聚合物电池是在锂离子电池的基础上以高分子聚合物电解质取代传统的液态有机电解液而产生的.这种高分子电解质既可以作为传导离子的媒介,又可以作为隔离膜使用,再加上于金属锂的反应性很低.因而有效避免了后者易挥发燃烧和容易漏液的现象.
锂聚合物电池因所使用的高分子电解质不同而分为固态电解质和胶态电解质两类.其中前者以PEO(聚环氧乙烷)为代表,后着以PAN(聚丙稀晴)为代表.有了锂聚合物电池后,我们终于可以把电池造成任意形状的产品.
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