鋰電池 | 化學工廠資訊網
電池的功能在於把活性物質中的化學能,經由電化學反應轉換成電能。拉克蘭奇(LeClanche)在1860年首先以鋅汞合金為陽極接於負端,以塗在炭棒上的二氧化錳為陰極接於正 ...
電池的功能在於把活性物質中的化學能,經由電化學反應轉換成電能。拉克蘭奇(Le Clanche)在1860年首先以鋅汞合金為陽極接於負端,以塗在炭棒上的二氧化錳為陰極接於正端,並以氯化銨溶液為電解液,製成了第一個實用的電池,俗稱拉克蘭奇電池(Leclanche cell)。一百多年後的今天,使用最多最普遍的仍然是同樣原理的拉氏乾電池。隨著科技的進展,電子儀器、武器系統、太空探險等的發展都朝著更精細及超高功能的方向猛進,系統負責人絕對不希望昂貴的設備因為使用便宜的電池而失效,也不會希望電池占去太多的寶貴空間及重量。因此尋找單位體積或單位重量具有高能量密度的電池就成為必然的趨勢,而高放電電流密度也是需求目標之一,鋰電池的研發也因應而生。
經過30年來的努力,鋰電池研發成果已經相當輝煌,由早期不可充電的一次電池發展到已經商業化可充放電的二次鋰電池,甚至往大動力的電動車研發。由於鋰電池的發展有如電子產業般日新月異,本文僅就鋰電池的基本原理加以討論。
所謂鋰電池,實際上包括了所有以鋰或其合金為負極的一系列電池系統,種類非常繁多,它們的主要優點包括:電壓高—未通電流時的開路電壓可高達3.9 V,放電時則在3.0 V左右,是傳統乾電池的2倍;能量密度高—金屬鋰質輕、電壓高,通常有乾電池2~3倍的能量;適用溫度範圍廣—不使用水溶液,電解液的溫度範圍很寬廣,攝氏-40~70度都可以放電;功率高—鋰高溫電池可以高達每平方公分1安培的超高電流密度放電;儲存壽命長—由於化學特性及密封需求,壽限都在5至10年或更長。
基本原理
電化學反應是一種藉由通過電流在電極板上發生的化學反應。一個電化學反應槽的基本構造,包括正極、負極及電解液。只有一個反應槽的稱為單元電池(cell),由兩個以上的單元電池串聯或並聯而成的就是組合電池(battery),大型電池電源如電動車或備用電力等,都由很多單元電池串並聯組合而成。
電池放電時,正極發生還原作用,吸收電子,進行陰極反應;負極發生氧化作用,放出電子,進行陽極反應。充電時,正負極剛好發生相反的反應。習慣上電池只由外端分正負極,正極在放電時進...
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