| 如今,設(shè)計人員在為新產(chǎn)品選擇電池時,很容易想到鋰電池,但是對如何選擇合適的鋰電池,卻缺乏深入的認識。鋰是自然界中最輕的非氣態(tài)金屬物質(zhì),它的本征電位比任何其他金屬都要低,因此,與其他種類的電池相比,鋰電池的比容量（單位重量的容量）和體密度（單位體積的容量）都是最高的,具有無可比擬的優(yōu)勢。
鋰電池的內(nèi)阻很高,原因是其內(nèi)部的電解液是膠體而不是水溶液。此外,極低的含水率、理化性能穩(wěn)定的電極材料還使鋰電池可以在很寬的溫度范圍內(nèi)安全地工作。個別鋰電池可以在-55℃的低溫環(huán)境和+150℃的高溫下工作。鋰電池的額定輸出電壓為2.7～3.6V。
鋰電池的電極材料
不同的電極材料會賦予鋰電池不同的特性,這主要體現(xiàn)在以下幾個方面：
● 額定電壓、最低電壓和最高電壓;
● 初始放電電流、平均放電電流和最大放電電流;
● 連續(xù)放電性能和間歇放電性能;
● 在連接最小負載和最大負載（非連續(xù)）時的電壓波動和放電時間;
● 壽命;
● 環(huán)境溫度范圍;
● 最低工作溫度時的最大放電電流;
● 電壓上升達下限的最短時間;
● 存儲時間和存儲條件;
鋰電池的種類很多,常用的有鋰-聚乙烯、鋰-二氧化錳、鋰-亞硫酰氯、鋰-二氧化硫,以及碘化鋰電池。（詳見下表）
聚乙烯電池的輸出電壓為2.8V,其體密度比較高。圓柱形聚乙烯電池采用螺旋狀陰極,并以人造波紋橡膠密封。這種結(jié)構(gòu)雖說比較牢固,但是在某些特殊環(huán)境下,電池壽命還沒有耗盡,橡膠密封材料就已經(jīng)老化破損了,造成活性材料泄漏,引發(fā)事故。
與聚乙烯鋰電池相比,LiMnO2電池在結(jié)構(gòu)強度、體密度、安全性和輸出能力等方面都更具優(yōu)勢,但是其使用壽命只及前者的一半。這種電池的內(nèi)阻比其他電池都要低,因此非常適用于那些需要大電流連續(xù)（或短時）供電的設(shè)備。
碘化鋰電池的活性物質(zhì)完全是固態(tài)的,因此安全性最好。這種電池內(nèi)部設(shè)計有隔離層,當外殼受外力沖擊而破損時,隔離層可以發(fā)揮“自愈”作用。碘化鋰電池的最大缺點是內(nèi)阻大,不適用于小負載設(shè)備。
在軍事/航天領(lǐng)域應(yīng)用最多的當屬LiSO2電池了。但是,這種電池的體密度比LiMnO2電池和聚乙烯電池低,使用壽命和體密度只有LiSOCl2電池的一半。
在所有的鋰電池中,LiSOCl2電池的能量密度是最高的,其使用壽命更是首屈一指,達到了15～20年。這種電池特別適用于那些連續(xù)供電電流很小而短時供電電流比較大的設(shè)備。由于壽命長、自放電小,這種電池的耐環(huán)境能力也很出色。
LiSOCl2電池比較常見的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有兩種：一種是螺旋纏繞式,一種是層疊纏繞式。此外,PulsesPlus電池還采用了復合結(jié)構(gòu),即在層疊纏繞結(jié)構(gòu)內(nèi)加入了復合電容。
實際上,除了層疊纏繞結(jié)構(gòu)的LiSOCl2電池外,其他的鋰電池都采用了螺旋纏繞結(jié)構(gòu)。螺旋纏繞結(jié)構(gòu)可以提高負載能力,但是與層疊纏繞結(jié)構(gòu)相比,其容量較小,自放電也更顯著。
層疊纏繞結(jié)構(gòu)的LiSOCl2電池特別適用于負載電流小的設(shè)備,這是因為它有較高的能量密度,自放電率低,而且使用壽命超過10年。層疊纏繞結(jié)構(gòu)的電池容量大,體積小,可以承受-55～+150℃的溫度范圍,對于壓力、溫度和沖擊的耐受能力也很好。
可短時大電流放電的復合電容電池
近年來,很多需要短時大電流供電的設(shè)備紛紛登場,比如汽車、GPS定位儀、遙控監(jiān)視器、測量儀表和海洋學方面的專業(yè)設(shè)備。
通常,需要短時大電流供電的設(shè)備其持續(xù)供電電流都比較�。▊�別的甚至不需要）,但是其短時供電要求往往達到數(shù)安培,持續(xù)時間從幾秒到20分鐘。
在層疊纏繞式LiSOCl2電池中加入復合電容可以達到上述要求。Tadiran公司的PulsesPlus電池就采用了此技術(shù)。這種復合結(jié)構(gòu)的鋰電池已經(jīng)被很多遙控監(jiān)視設(shè)備采用,有些需要在嚴酷條件下使用的儀表要求電池壽命達到20年,最終也選擇了這種電池。
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