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锂离子电池、铅酸电池、胶体电池优缺点对比

我们的日常生活和工业应用都离不开电池的使用。随着科技的不断发展,电池的种类也越来越多。本文比较了锂电池、铅酸电池、胶体电池的优缺点。

  1.锂电池

  锂电池的工作原理如下图所示。放电过程中,负极失去电子,同时锂离子从电解液迁移到负极;在充电过程中,锂离子迁移到负极。

  充电和放电是一个脱锂和嵌入的过程。反应过程如下:

  锂电池具有更高的能量重量比和能量体积比;更长的使用寿命。正常工作条件下,电池充放电循环次数远大于500次;锂电池通常以0.5至1倍容量的电流充电。可以及时缩短充电时间;电池成分不含重金属元素,不污染环境;可任意并行使用,容量部署方便。但其电池成本较高,主要表现在正极材料LiCoO2价格高(Co资源较少),电解液体系提纯困难;并且不能大电流放电。由于有机电解质体系等原因,电池的内阻比其他类型的电池要大。 .

  2.铅酸电池

  铅酸蓄电池的原理如下。当电池接上负载放电时,稀硫酸会与正负极上的活性物质发生化学反应,形成新的复合硫酸铅。硫酸成分通过放电从电解液中释放出来,放电时间越长,浓度越稀;所以只要测出电解液中硫酸的浓度,就可以测出剩余电量。由于阳极板充电,阴极板上产生的硫酸铅会分解还原成硫酸、铅和氧化铅。因此,硫酸的浓度逐渐增加。当两极的硫酸铅还原为原来的物质时,就等于充电结束,等待下一次放电过程。

  铅酸蓄电池工业化时间最长,因此具有最成熟的技术、稳定性和适用性。电池采用稀硫酸作电解液,不易燃,安全性高;使用温度和电流范围宽,储存性能好。但其能量密度较低,循环寿命较短,存在铅污染问题。

  3.凝胶电池

  胶体电池利用阴极吸附原理对电池进行密封。电池充电时,正极会放出氧气,负极会放出氢气。当正极的电荷达到70%时,正极开始析氧。析出的氧到达负极,与负极发生如下反应,达到被负极吸收的目的。

  2Pb+O2=2PbO

  2PbO+2H2SO4:2PbS04+2H20

  负极析氢应在充电达到90%时开始,再加上负极上氧的减少和负极本身的氢过电位升高,以免发生大量析氢反应.

  对于AGM密封的铅酸蓄电池,虽然电池的大部分电解液都保存在AGM隔膜中,但隔膜的10%的孔隙一定不能进入电解液。正极产生的氧气通过这部分孔隙到达负极,被负极吸收。

  胶体电池中的胶体电解质可以在极板周围形成固体保护层,不会导致容量下降,寿命更长;使用安全,有利于环保,属于真正的绿色电源;自放电小,深放电性能好,充电性能好 接受能力强,上下电位差小,电容大。但其生产工艺难度大,成本高。

  通过以上三种电池的介绍,我们应该对这三种电池有了一定的了解。铅酸电池的工艺比较成熟,成本低,但寿命短。锂电池作为近几年的新生力量,相比铅酸电池,寿命大大提升,体积更小,但价格相对较高。胶体电池也有寿命长的特点,但是技术难度比较大,所以在价格上没有优势。
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