一文介绍高能电池的种类

时间： 2024-06-26 来源：格瑞普官网

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1、以镁作负极活性物质的镁干高能电池：其结构与锌-锰干电池基本相同。镁的标准电极电势比较低，电化学当量小，具备了作为高能电池负极活性物质的优良条件。例如镁-锰干电池的实际比能量是锌-锰干电池的4倍，工作时电压平稳，在低温下也具有较好的工作能力，并且能耐高温贮存。其缺点是有电压滞后现象（接通后需要经一段时间，电压才能上升至终止电压值），滞后时间约为2～3秒；由于腐蚀作用，镁电极电流效率低；不宜于小电流长时间的间歇放电。

2、金属-空气高能电池：以空气中的氧气作为正极活性物质，金属作为负极活性物质的电池。

图 1

3、锂-非水电解质溶液高能电池:锂的电化学当量约为镁的二分之一，因此作为高能电池的负极，锂比镁更优越。但锂与水要激烈反应，须采用有机溶剂或非水的无机溶剂来配制电解质溶液，再加入无机盐使之导电。使用的正极材料主要有固体氟化物、氯化物、氧化物、硫化物。这些电池的理论比能量大都在1000瓦时/千克以上。其实际比能量也比较高。例如锂-氟化铜(Li/CuF2)电池在放电电流密度为2毫安/厘米2时，实际比能量可达250瓦时/千克。由于有机电解质溶液的比电导小，电流密度不能提高，因此锂-非水电解质溶液电池是一种高比能量、低功率的电池。而锂－硫化物电池在重负荷下放电，特别当外部短路时还会发生爆炸。

4、钠－硫高能电池：是近几年研制出的比较成熟的一种二次高能电池。它的负极是熔融金属钠（Na）；正极活性物质是熔融多硫化钠（Na2Sx），通常充满在多孔碳中，碳作为正极集流体。需采用导电陶瓷管将钠与多硫化钠隔开，以防直接反应而引起自放电。此外，陶瓷管还起电池中的电解质作用。电池放电时，负极上的反应为2Na─→2Na++2e-Na+。

通过导电陶瓷管进入正极与硫发生反应形成多硫化物。当负极的钠耗尽的时候则放电终止。为使钠和多硫化钠都处于液态,放电需在300℃左右进行。钠-硫电池的实际比能量已经达100瓦时/千克，充放电循环寿命可达2000个深放电循环，因此特别适于用作车辆的电力电池。

5、锂高温高能电池：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，因此锂高温高能电池与钠－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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