高能電池的種類

TIME: 2019-11-24 新聞資訊

1、以鎂作負極活性物質的鎂幹高能電池

其結構與鋅-錳幹電池基本相同。鎂的標准電極電勢比較低，電化學當量小，具備了作爲高能電池負極活性物質的優良條件。例如鎂-錳幹電池的實際比能量是鋅-錳幹電池的4倍,工作時電壓平穩，在低溫下也具有較好的工作能力，並且能耐高溫貯存。其缺點是有電壓滯後現象（接通後需要經一段時間，電壓才能上升至終止電壓值），滯後時間約爲2～3秒；由于腐蝕作用，鎂電極電流效率低；不宜于小電流長時間的間歇放電。

金屬-空氣高能電池:以空氣中的氧氣作爲正極活性物質，金屬作爲負極活性物質的電池。

2、锂-非水電解質溶液高能電池

锂的電化學當量約爲鎂的二分之一，因此作爲高能電池的負極，锂比鎂更優越。但锂與水要激烈反應，須采用有機溶劑或非水的無機溶劑來配制電解質溶液，再加入無機鹽使之導電。使用的正極材料主要有固體氟化物、氯化物、氧化物、硫化物。這些電池的理論比能量大都在1000瓦時/千克以上。其實際比能量也比較高。例如锂-氟化銅(Li/CuF2)電池在放電電流密度爲2毫安/厘米2時,實際比能量可達250瓦時/千克。由于有機電解質溶液的比電導小，電流密度不能提高,因此锂-非水電解質溶液電池是一種高比能量、低功率的電池。而锂－硫化物電池在重負荷下放電，特別當外部短路時還會發生爆炸。

3、鈉－硫高能電池

是近幾年研制出的比較成熟的一種二次高能電池。它的負極是熔融金屬鈉（Na）；正極活性物質是熔融多硫化鈉（Na2Sx），通常充滿在多孔碳中,碳作爲正極集流體。需采用導電陶瓷管將鈉與多硫化鈉隔開，以防直接反應而引起自放電。此外，陶瓷管還起電池中的電解質作用。電池放電時,負極上的反應爲2Na─→2Na++2e-Na+

通過導電陶瓷管進入正極與硫發生反應形成多硫化物。當負極的鈉耗盡的時候則放電終止。爲使鈉和多硫化鈉都處于液態,放電需在300℃左右進行。鈉-硫電池的實際比能量已經達100瓦時/千克,充放電循環壽命可達2000個深放電循環，因此特別適于用作車輛的電力電池。

4、锂高溫高能電池

以锂为负极，硫族（包括硫化物）和氯气为正极活性物质，熔融盐为电解质的电池。由于采用熔融盐，电池在300～600℃间工作，因此锂高溫高能電池与钠－硫电池合称为高温电池。液态锂电极经多次充放电循环后易失去湿润性；硫在高温下要挥发，并有腐蚀性；氯是气体，难以处理。因此锂高温电池研制的方向将向以锂合金为负极和以硫化物为正极的方向发展。如锂铝合金-硫化铁电池，其电池反应为4LiAl+FeS2─→2Li2S+Fe+4Al。

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