正文 第7章 化學電源(2)(2 / 2)

四、常溫固體電解質電池

一種電解質為固態離子導體的原電池。這種固體電解質在常溫下即有較高的離子導電率,稱為快離子導體,基本上沒有電子導電。因而電池自放電很小,可長期貯存(達10~20年),適用溫度範圍寬,不存在漏液和排氣問題。電解質本身兼作隔膜,結構簡單,組合方便,耐振動、衝擊、旋轉,易微型化,是目前可能做到體積最小的電池品種。缺點是放電電流密度很小、價格高。適用於需要長期不間斷地以微小電流工作的特殊場合,如心髒起搏器。近來,高電導率常溫固體電解質的進展和低能耗微型化電子設備的發展,使常溫固體電解質電池有良好的應用前景。

五、非水溶液電解質電池

以溶有鹽類的非水溶劑為電解質的原電池。主要優點是可使用在水溶液中難以實現的高活性金屬陽極,特別是鋰。一個鋰單體電池,工作電壓可高達3伏,比能量可高達每千克電池200~600瓦·時,低溫和儲存性能均較好。缺點是電池密封要求很高,溶劑和鹽類都要嚴格脫水,現用電解液的電導比水溶液電解質要低1~2個數量級,不適於大電流放電,且鋰表麵往往處於半鈍化狀態,使放電初始有電壓滯後現象,某些品種電池在重負荷、短路或某些尚不清楚的情況下會發生爆炸事故。這種電池目前主要用於攜帶式電子設備電源。

常用的有機溶劑為碳酸丙烯酯、Y-J內酯、乙腈、二甲基甲酰胺等。溶解於有機溶劑的無機鹽有高氯酸鋰、氯化鋁鋰、氟硼酸鋰、溴化鋰等。正極活性物質有氟化物、氯化物、硫化物和金屬氧化物。無機溶劑有亞硫酰氯、磷酰氯、液體二氧化硫等,它們不僅作為溶劑而且本身也是正極活性物質。

目前研究較為成熟並商品化的鋰非水溶液電池為:鋰│聚氟化碳、鋰│二氧化硫、鋰│亞硫酰氯、鋰│二氧化錳等,後者是已知鋰電池中比較安全的品種之一。非水溶液鋰電池隻有20年左右的曆史,是一類具有發展潛力的新型高能電池。

蓄電池

蓄電池是一種放電後可充電再用的化學電源,又稱二次電池。蓄電池的一次放電容量決定於電池內部所含電極活性物質的當量數和利用率;當電池放電後,可通入與放電電流方向相反的直流電(稱充電),使放電後產物回複到放電前的狀態,從而可再次放電。對多數蓄電池,這種反複充放電循環一般為幾百次,甚至可達幾千次。充放電循環次數的多少,主要決定於電極的可逆性以及隔膜和結構材料等在充放電循環過程中的穩定性。電極的可逆性除電化學可逆性外,還包括化學的和物理的可逆性。

充電過程是將電能轉變成化學能(反應活性物質)的過程,因此蓄電池是一種儲能裝置。例如,通信衛星在光照軌道期間,固體結構的太陽能電池將太陽能轉換成電能,對衛星供電,同時把一部分電能儲存於蓄電池裏(充電),而當衛星處於陰影期間,蓄電池放電,將所儲存的電能供衛星使用。

一、簡史

蓄電池的發展已有100多年的曆史,1859年G.普朗忒研製出第一隻鉛酸蓄電池,1899年W.瓊格納獲得了堿性鎘│鎳蓄電池專利,1901年T.A.愛迪生獲得了鐵│鎳蓄電池專利。這三種電池迄今仍是蓄電池的主要產品。第二次世界大戰前夕,研製出實際可用的鋅│氧化銀蓄電池,其比能量比一般蓄電池高3~4倍。20世紀50年代以來,城市噪聲和環境汙染引起對汽車動力電池的極大興趣,軍事上對機動性高、無熱源、無噪聲的大功率電源的要求,促進了各種新型高能蓄電池研究的迅速發展。據統計,目前發展中的蓄電池已有幾十個品種。

二、鉛酸蓄電池