铿离子电池是什么类的电池

铿金属是最具有离子化倾向的金属，由于它所取得的电位很高((Li＝Li+ e-：3.05V(氢反应基准))，所以它是电池负极最理想的材料，与其他电池相比，它可以获得单位体积或单位质量最高的能量密度。但是，如果不采取任何措施，由于反应的活性高，必须绝对避免水分，因此铿离子电池最大的技术瓶颈是不能使用传统的水溶液电解液，必须探索非水电解液，这一度成为其实用大幅度推迟的原因。

    再者，如果铿金属作为负极，在充电时，铿金属在电极表面的还原析出不均匀，呈现树枝状析出的倾向，这样容易造成电极之间短路的危险，所以其仅限于小容量纽扣电池的使用。从20世纪90年代中期开始，正极改成锉钻氧化物的离子化合物，负极改成多孔碳，电解质则选用含有铿盐的有机电解质，于是二次电池的电动势得到了提高，实用化成为可能。这种电池的公称电压是3.7V。从那以后，又改进成更廉价的铿锰氧化物(LiMn2O4)等。其结果使移动电话一类小型、质量轻的产品迅速地得到普及.按照传统，电池占到移动电话质量的一半，因此减轻质量的效果相当明显。

    下面给出的电极反应是铿电池的放电、充电反应。正极选择离子化合物，使锉离子确实返回原来的“宿主”，虽然容积密度多少有点下降，但安全性比使用铿金属好得多。再加上选用了非水系的有机电解质，减少了其本身的放电，使应用温度范围扩大，结果使电动势从3V提高到4V，在各类电池中最高。

    现在人们正在开发各种各样的二次电池，其中有钠硫化电池(NAS电池)，目前正在进行它的实用化现场试验(输出为数十千瓦到数兆瓦)，已经接近实用化的程度。这个电池的负极是钠，正极是硫磺，电解质是含有β-氧化铝的陶瓷。正极的硫磺在常温下为固态，电阻很高，所以只有在高温(约350°C)熔融态下才能发挥其基本功能，呈现出优良的体积能量特点。除此之外，在众所周知的二次电池中还可以举出氧化银或镍锌电池。选氧化银或镍的氧化物作为正极，电解液是KOH的碱性水溶液。
 

  
 从古到今，二次电池一直被用于汽车或工业叉车的电源。不过它们一般使用铅蓄电池。由于廉价的原因，将来仍然会继续使用它们。

    随着无缆设备的普及，对新型二次电池的需求越来越迫切，例如，它已经为移动电话、笔记本电脑等所不可缺少。输出功率大的设备一般使用镍锡电池，或者铅蓄电池.日本国内所出售的移动电话或笔记本电脑最初使用镍氢电池或铿离子电池，最近铿离子电池基本占据了主导地位。另外，由于镍氢电池的输出得到大幅度提高，生产的数量一直比铿离子电池多。在自动化办公设备小型化和轻量化的进程中，电池占有的重量比重逐渐增大，因此可以预期对高能量密度铿离子电池的需求量将逐渐增多.与此同时，还出现了将锉离子电池电解液做成凝胶状的聚合物电池，筑波大学名誉教授白川先生(2000年诺贝尔奖获得者)发明了从乙炔聚合体类有机物导电物质作为电极的电池，进一步挖掘了电池在质量方面的潜力。这将是未来开发铿金属电池不可缺少的材料。

    新型二次电池在大容量设备上的应用可以举出电动汽车的例子。1970年，日本以国家大型研究计划的形式开展了新型电池的试制。后来，从20世纪80年代到90年代，进行了电力储备方面的开发。在这些开发中发现，目前有望进人实用化的电池就是铿离子电池。
 

    作为防止公害的措施之一，2003年美国加利福尼亚州颁布了一部法律(ZEV : ZeroEmission Vehicle，零排放车辆).计划推动10%的汽车使用电动汽车，于是引发了电动汽车二次电池开发的投资热。众所周知，零排放非电动汽车莫属，因此电动汽车使用的二次电池开发开展得很热闹。现在的问题是它比不上一次充电所能达到的行走距离，充电可利用的基本设施也不完备，因此只在极有限的范围内被实用化。所以，首先实现实用化的是发动机与二次电池的混合型汽车，它既克服了发动机的缺点，又把燃料费用限制在可接受的范围内。混合型汽车目前使用镍氢电池，不过铿离子电池就要应用了。
 

    如上所述，二次电池具有广泛的用途，在机器人电源方面也大有用武之地。

    燃料电池属于发电装置，所以它的效率很重要.如前所述，它的理论效率很高。表3.6给出了典型反应的理论效率与电动势。燃料电池的反应原理和电池构成描绘在图3.27中。如图3. 27所示，如果向负极供给氢气，触媒表面(有很大的反应表面积)和电解质之间将产生反应，生成氢离子和电子。氢离子在电解质中移动到正极，电子则流经外

电路做功后再回流人正极。向正极供给氧气，氢离子与电子反应生成水。这时，反应的条件是触媒和电解质之间的反应表面积很大。