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您是否知道?..

锂离子电池体积小、重量轻、容量大且效率极高?

为何现在大家都将锂离子电池挂在嘴边?

体积小、重量轻,尤其是移动型设备越来越受欢迎。其中包括移动电话、笔记本电脑、以及已经流行一段时间的园艺工具。这些设备都需要电源,但即便是园艺工具,其电源电缆线也日益繁杂难以处理。在这种情况下,容量大的可靠电池就益发重要了。现代化锂离子电池近来也被用作园艺工具的电源。其优点在于:摆脱了前一代电池的中断性记忆效应,因此可随时使用。那么这种自放电率低的小巧电池是如何工作的呢?

锂离子电池的工作原理是什么?

顾名思义,锂离子电池是利用轻合金锂进行重复充电的。 与锂电池不同,这类电池可再充电。它们集合了带有不同电荷的感光化学成分,可产生极速反应。带有正负电荷的化学成分只有通过极薄的塑料壁才能进行分离。

锂离子电池也称为摇摆、穿梭或锂子转移电池。这些描述反映了该类电池的基本原理:其充放电过程实质上只是在两个电极之间转移锂离子,即,带电的锂原子。电池充电时,锂离子被转移到由碳组成的石墨层。在放电期间,锂离子又移回原位。锂子移动产生的电磁力控制了电子的流动。在锂离子电池中,正极由锂金属氧化物组成,负极由碳组成。

“记忆效应”是什么意思?

即使不使用,锂离子电池的容量也将随着时间推移而减少,这主要由带电解质锂的剥夺性反应引起的。这一过程被称为自放电。所有类型的电池都会出现这一现象,但锂离子电池的自放电要比以往各类电池明显少很多。

锂离子电池无记忆效应。老式的镍镉电池 (NiCd) 经常会出现部分放电,导致电池发出需要再充电能量要求的“警告”,并不再具备全部容量。另一方面,锂离子电池可随时再充电至满容量,自放电率较低。这使其容易操作,而且尽管容量大,它们的体积也较小且重量轻。而且,如今市场上也能以经济价格供应更高性能级别的锂离子电池,因此可将其应用于能量要求较高的大型设备中。

为何这么好的技术到现在才使用?

虽然锂离子电池的理论早在 20 世纪初就为人们所熟知,但很长时间都无法将其付诸于实践。锂作为电极材料的优越性早就为人们所熟知,于是 1938 年出现了锂二氧化硫电池,并在 1969 年产生了锂亚硫酰氯电池。但是,由于锂离子电池对操作不当引起的反应仍极为敏感,因此不适合日常使用。不过,索尼公司在 1995 年推出了第一代锂离子电池。如今,电池中的化学反应过程由电池管理和监控系统 (BMS) 控制。该系统防止电池出现深度放电、过度充电以及热超载。除了复杂的充电系统外,锂离子电池还具有独特的耐压外壳,这使其比镍氢(NiMH) 电池价格高出将近 30%。

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