鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:2003次 | 2019年02月26日
金屬鋰電池的定義是什么
鋰礦資源
鋰號稱“稀有金屬”,其實(shí)它在地殼中的含量不算“稀有”,地殼中約有0.0065%的鋰,其豐度居第二十七位。已知含鋰的礦物有150多種,其中主要有鋰輝石、鋰云母、透鋰長石等。海水中鋰的含量不算少,總儲量達(dá)2600億噸,可惜濃度太小,提煉實(shí)在困難。某些礦泉水和植物機(jī)體里,含有豐富的鋰。如有些紅色、黃色的海藻和煙草中,往往含有較多的鋰化合物,可供開發(fā)利用。我國的鋰礦資源豐富,以目前我國的鋰鹽產(chǎn)量計(jì)算,僅江西云母鋰礦就可供開采上百年。
金屬鋰特性
只有同體積的鋁的重量的五分之一、水的二分之一。鋰不只是能浮在水面上,甚至?xí)≡诿河蜕?。如果一架飛機(jī)是用鋰做的話,兩個人就能抬起它!
當(dāng)然,實(shí)際上鋰不僅不能被用來制造飛機(jī),甚至不能用來制造茶匙。這是因?yàn)殇嚨幕瘜W(xué)性質(zhì)非?;顫?,能夠和空氣中的氧氣化合,變成白色、疏松的化合物——氧化鋰,完全喪失了原有的機(jī)械強(qiáng)度。用鋰制成的茶匙,在第一次攪拌熱茶時,就會“不翼而飛”,因?yàn)檫@茶匙被水“吃”掉了——鋰和水激烈地反應(yīng),置換水中的氫,放出氫氣,而它本身變成氫氧化鋰,溶解到水中去了。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
在自然界中,鋰還算是比較多的一種元素,它占地殼總原子數(shù)的萬分之二。在鹽層、海水、鹽湖、礦泉中,含有許多可溶性的鋰的化合物。
保存方法
干燥環(huán)境下,鋰金屬不與氧氣發(fā)生反應(yīng),只有在潮濕的環(huán)境下才與氧氣發(fā)生反應(yīng),顏色由銀白色變成黑色最后再變成白色。實(shí)驗(yàn)室中鋰金屬一般保存在干燥的惰性氣體環(huán)境中。
鋰的化合物
鋰的化合物也有許多用途。其中最值得注意的是鋰的氫化物——?dú)浠嚒.?dāng)金屬鋰和氫氣作用,就生成白色的氫化鋰粉末。氫化鋰能和水猛烈地反應(yīng),放出大量氫氣。一公斤的氫化鋰和水作用,可以放出2800升氫氣!因此,氫化鋰可以看成是一個方便的儲藏氫氣的“倉庫”,兩公斤氫化鋰和水作用放出的氫氣,相當(dāng)于一個壓力為120一150個大氣壓的普通氫氣鋼筒中所裝有的氫氣。氫化鋰還是熱核反應(yīng)的重要原料。此外,鋰的一些化合物,在陶瓷工業(yè)上還被用作釉藥。在玻璃工業(yè)上,用來制造乳白玻璃和能透過紫外線的特種玻璃。電視機(jī)的熒光屏玻璃,就是鋰玻璃。在堿性路電池中加入氫氧化鋰,能夠大大提高它的電容量。
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測繪、無人設(shè)備
可作為催化劑
在植物體中,常??梢杂錾箱嚨幕衔?。不過,它們對植物的處理作用,現(xiàn)在還不十分清楚。一些紅色、黃色的海藻和煙草中,常含有較多的鋰的化合物。當(dāng)把煙草燒成灰燼時,鋰就剩在灰燼里。鋰能夠作為催化劑,用來加速一些化學(xué)反應(yīng)。有趣的是:你把火柴劃亮,把糖塊放在火柴的火焰上,這時糖只是開始熔化,但并不燃燒。但是,如果你在糖塊上撒一些香煙灰,這時糖塊就會象紙一樣燒起來!這便是由于香煙灰中含有鋰,而鋰能夠加快糖的氧化(燃燒)反應(yīng)。
在動物和人體中,鋰主要存在于肝臟和肺。
金屬鋰作為鋰二次電池負(fù)極,兼具超高比容量和非常低的電化學(xué)電位的優(yōu)點(diǎn)。然而,鋰枝晶生長帶來的安全性問題以及副反應(yīng)等,很大程度上限制了鋰金屬負(fù)極的應(yīng)用。研究表明,通過以下幾種方法可以在一定程度上緩解枝晶生長等相關(guān)問題:
(1)具有較低Cs+濃度的電解質(zhì)可以消耗低電流下生長的枝晶。
(2)電解質(zhì)添加劑、高的鋰鹽濃度、預(yù)處理、人工非原位修飾等。但是,大多數(shù)在鋰表面形成保護(hù)層的手段,都會造成電子/離子電導(dǎo)率和機(jī)械穩(wěn)定性降低,而且僅在數(shù)百次的低電流循環(huán)下才有效。
在這里,加拿大滑鐵盧大學(xué)LindaF.Nazar教授課題組報道了一種非常高效的方法抑制鋰枝晶——在金屬Li表面通過原位形成由鋰基合金(Li13In3,LiZn,Li3Bi或者Li3As)組成的表面膜,表現(xiàn)出較快的離子遷移速率。、
得益于高導(dǎo)電性的富鋰合金膜和電子絕緣的副產(chǎn)物L(fēng)iCl二者的協(xié)同作用,該鋰金屬電極表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能。在2mA/cm^2下可穩(wěn)定循環(huán)達(dá)700次(1400小時),并且在與Li4Ti5O12(LTO)電極配對時,以5C倍率(1C=1Li/h)可穩(wěn)定循環(huán)1500次。對循環(huán)后的材料進(jìn)行非原位SEM測試,發(fā)現(xiàn)在合金層下發(fā)生了Li沉積現(xiàn)象,由此表明該方法得到的富鋰合金可以有效改善鋰枝晶的生成問題。
合成步驟:
鋰保護(hù)電極制備:在小于1ppm氧氣和濕氣的氬填充手套箱中,將鋰金屬箔(99.9%,Aldrich)拋光至表面發(fā)光。拋光后,將鋰箔浸入在含有0.167MMClx的四氫呋喃(THF)溶液中20秒(M=As,In,Zn或Bi)。從THF溶液中取出后,小心地除去鋰箔上過量液體。然后將箔用THF漂洗,在室溫下真空干燥兩天,并切成11mm圓形,用于電化學(xué)電池中的研究。
Li13In3體相制備:銦箔和鋰箔在使用前進(jìn)行拋光。測量所需量的箔堆疊在一起。在12mm直徑的模具中,用4噸壓力壓制疊層箔30分鐘。所有步驟都在Ar填充的手套箱中進(jìn)行。
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