当前位置 > 首页 > 网站建设学院 > > 通信电源

次世代二次電池--鋰金屬二次電池開發展望

2/14/2005来源:通信电源人气:8998

次世代二次電池--鋰金屬二次電池開發展望
    最近幾年來 3C產業的蓬勃發展,各項產品接朝 著輕薄短小的目標邁進,這波潮流也促進了二次電池的發展,在所有的二次電池中,以鋰電池的後 勢發展最有可觀。
    
    目前的鋰電池電極的成份為石墨,能量密度約在300-350 Wh/L 之間,未來希望能將能量密度推升至400 Wh/L左右,所以很多研發的產商正設法嘗試不同的電 極材料,及中間介質來達到高能量密度的展望。

  在使用鋰金屬為電極, 可以得到大約四倍的重量能量密度,所以現在很多大公司及研究 機構,無不朝著這方面方展。既然如此,目前勢必有重要瓶頸無法突破。沒錯!以鋰金屬為電極的鋰 電池,目前遭遇到最大的問題就是樹枝狀結晶的問題,也就是安全問題。因為在充電的過程中,鋰 離子沈積在保護膜上,漸漸形成樹枝狀的結晶,但是在放電的過程中,樹枝狀結晶為溶解,但是無 法百分之百的溶解,便會有殘存的結晶在下次充電繼續結晶成長。最後會穿刺薄膜,然後就會造成 短路,變成呆鋰…或者說Dead Li,就是因為樹枝狀結晶會造成不安全及壽命短的缺點,所以 克服樹枝狀的結晶是首要的研究重點。

  詳細充/放電過程中,結晶的生產程序是這樣的:

    當在充電時,Li離子會在 Li的金屬正極上的薄膜穿透,在Li的 金屬base上會慢慢的產生結晶,繼續充電,當到達某一程度,鬚狀末端的樹枝結晶便會成圓狀末端 形式。

   在放電的過程中,其實就是充電的逆反應,結晶會慢慢的溶解.,但是問題來了~一 旦有圓球狀的結晶產生時,在溶解的當時,結晶的底部會先溶解完畢,產生樹枝狀結晶剩下的的殘體 掉落,掉落的殘體無法在下次充電繼續參與反應,而形成呆鋰,所以以後電池充放電的容量會越來越 小了。

  一般來說,使用者必須以小電流慢慢將電流充入(使結晶均勻 避免產生樹枝結晶),避免 用大電流放電(使溶解均勻)。同時避免過充(避免產生樹枝圓端),如此可以增加電池的壽命。

    短期之內要以鋰金屬電極來取代目前的石墨電極是不太可能的,而且 結晶的問題似乎是天生的原本問題。要解決樹枝狀結晶的問題,主要可以從兩個方向著手,尋找適 合的陽極材料,以石墨系列, 或者鋰化合物系列來取代,或者改善保護膜的成份讓鋰離子順 利的穿透進入溶解液中,目前最有效果、也最實際的的方式就是降低充放電的電流密度。