浅议手机或汽车用锂离子电池的发展方向

来源 :中国化工贸易 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jiangxiaohui
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   摘要:随着电子科技的不断发展,移动电源需求急剧增长。作为一种电能供应装置,由于锂离子电池具有电量储备大、输出功率大等诸多优势,使其在便携式电子设备、电动汽车、国防工业等很多领域具有广阔的应用前景,本文针对锂离子电池在手机或汽车等应用方面的发展方向进行了简要分析。
  当前科技条件下,锂离子电池属于一种能量密度较高的电能存储装置,相对来说具有电量储备大、循环寿命长、无污染等技术优点,成为近几年来较为关注的研究热点。随着汽车工业技术的不断创新以及手机性能便捷化的发展趋势,手机或汽车用电池性能需求增长迅速,研究和分析锂离子电池在手机或汽车领域中的市场应用前景及发展方向尤为必要。
  一、锂离子电池的性能特点及原理分析
  锂离子电池,通常是指以含锂化合物为正极以碳素材料为负极实现充放电功能的高性能电池总称。通常分为液态锂离子电池和聚合物锂离子电池两大类,其中聚合物锂离子电池性能更加稳定,容量高于3AH以上的锂离子电池,属于动力锂离子电池,高功率的动力锂离子电池主要应用于混合动力汽车及其他大电流充放领域。相对于镍镉或镍氢电池来说,锂离子电池具有能量密度高、电压容量大的技术优势;正常情况下、锂离子电池的充电放电周期较高,在充放电循环过程中不存在电能容量减少的记忆效应、循环寿命较高;不存在诸如镉、铅、汞等有害金属物质污染弊端,且具有自放电率低、充电功率范围较宽等技术特点。
  二、当前手机或汽车用锂离子电池的生产消费现状分析
  近年来,随着化学电源的消费市场需求,世界各国加大了锂离子电池技术材料的研发,锂离子电池在手机以及电动汽车等诸多领域应用取得长足进展。
  锂离子电池实现商业化以来,在便携式电器中得到普遍应用,目前已经独霸手机和手提电脑等高端市场,成为各类电子产品的主力电源。锂离子电池是目前贮能密度最高的,可有效降低手机重量并延长待机时间,无记忆效应的手机电池,在手机领域应用中的需求稳定增长。
  受技术材料制约和影响,当前锂离子电池仍然存在材料使用等许多技术缺陷,主要涉及到安全性能、冶炼污染和开发成本等相关问题:
  锂离子电池的制造需要大量锂元素,锂资源紧缺是阻滞锂离子电池发展的重要因素。锂金属在冶炼提取过程中环境污染较高,且产品质量不易控制。由于锂离子电池充电要求较高,需要保证终止电压精度在1%之内,在使用中不能过量充电或过度放电。目前锂离子电池的充电电路较为复杂,在电池上或相关电路部位需配有保护性元器件以防止电池芯损坏,对嵌锂材料结构与性能的研究仍是该领域目前最薄弱的环节。锂离子电池的电能容量受温度变化影响较大,由于能量密度高,锂元素在使用过程中较为活跃,充电使用时经常会出现燃烧、爆裂情况,安全性能问题影响较大。锂离子电池中含有的钴元素属于稀有贵重金属,报废时浪费严重,受制作工艺影响,锂电池的正、负极材料、集流体、电解质、隔膜等主材质量要求较高,制造成本相对较高,可回收性较小。
  三、手机或汽车用锂离子电池的发展前景和方向
  相对来说,锂离子蓄电池具有较高的动力和能量密度性能,同时具有较强的充电和放电效果,它取代现有铅酸和镍金属混合蓄电池已成为必然趋势。在手机与汽车领域具有较大的潜力空间。
  蓄电池的使用性能主要取决于蓄电池的材料性能和电池能量自损失以及回路控制技术,针对相关材料和化学成分的研究开发将会加速该项技术的商业化竞争,随着手机便于携带的小型化、超薄化以及彩屏、智能化等多功能耗电需求,手机造型设计趋向审美个性化,导致压缩手机电池体积成为手机配置的主流趋势,聚合物锂离子电池的高性能手机电池潜在发展空间较大。
  锂离子电池是通过锂离子在电极活性材料上的脱嵌来存储电能,保障锂离子电池材料在充放电过程中结构不发生不可逆变化是获取高性能锂离子电池的关键,随着汽车动力系统电气化的战略转型,为保障和优化锂离子电池在电动汽车或混合动力汽车的续驶里程性能,需要进一步提高锂离子电池的能量密度标准,以提高其安全使用标准及效率。很多研究者正立足于电压标准及控制系统寻找标准化解决措施,针对动力汽车附件系统的低耗能性质进行优化与控制。
  持续发展的电池技术构成未来锂离子电池的应用基础,受物理学和化学研究成果影响,锂离子电池的技术研究更新较为明显,纳米固体电极技术的发展有可能进一步提高锂离子电池能量密度从而增加其应用范围,锂离子电池未来将以安全性最佳、电流大、循环寿命长的磷酸亚铁锂最有发展潜力。随着开发技术的提高及制造成本的降低,以能量型动力电池为主,突破锂离子电池动力系统的高效耐久安全性能等关键技术,瞄准国际前沿技术,深入开展高性能锂电池的创新研究,促进动力电池系统集成模块化发展,成为我国锂离子电池发展的重要方向。
  四、结束语
  总之,锂离子电池是物理、化学、材料开发等科学研究的技术结晶,具有较高的移动电源优势。随着电池技术的进一步研发,锂离子电池将成为21世纪手机和汽车领域的理想能源,其未来的市场前景十分广阔。
  
  参考文献:
  [1]安富强《锂离子电池的未来发展方向》汽车与配件 2011.
  [2]刘伶《锂离子电池安全性能影响因素分析》稀有金属材料与工程 2010.
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