氯离子电池氯氧化铁正极材料的制备与电化学性能的研究文献综述

 2021-09-25 08:09

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文献综述

一引言

能源与人类的生存和发展密切相关，随着工业的发展，环境恶化和能源匮乏日益严重，发展新能源及新能源材料是人们在21世纪必须解决的重大课题。锂离子电池、燃料电池、太阳能电池等新型电池作为一种对环境友好的替代能源受到人们的普遍关注，美国著名的Battelle研究所已把先进电池和燃料电池列为2020年十大战略技术之一。随着社会和科学技术的发展，尤其是电子和信息产业的迅速发展，移动通讯、笔记本电脑、数码摄像机等便携式电子设备的广泛应用，人们对电池的小型化、轻型化、高功率、高能量、长循环寿命和环境友好程度等提出了越来越高的要求。传统的铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池等，因能量密度较低，污染坏境等问题已不能很好地满足市场的需求。离子电池因其大功率、高能量密度、优越的循环性能等特点，越来越受到人们的青睐。

二离子电池

2.1锂离子电池

锂离子电池是指以锂离子嵌入化合物为正极材料电池的总称。正极材料往往是含锂的化合物，负极常为碳素材料。电池工作原理主要是依靠锂离子在正极和负极之间移动，同时伴随着与锂离子等当量电子的嵌入和脱嵌，避免锂的枝晶形成，提高了电池的安全性。在充放电过程中，锂离子在两个电极之间往返嵌入和脱嵌（习惯上正极用嵌入或脱嵌表示，而负极用插入或脱插表示）。充电时，锂离子从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。目前锂离子电池具有以下优点：（1）能量密度高，为传统锌负极电池的2～5倍；（2）输出功率大，可大电流放电；（3）均输出电压高，为Ni-Cd、Ni-H电池的3倍；（4）自放电小，不到Ni-Cd、Ni-H电池的一半；（5）储存时间长，预期可达10年；（6）循环性能优越；（7）可快速充放电，且放电平稳；（8）充电效率高；（9）工作温度范围宽，为-40～70℃；(10)无污染，为绿色能源。

目前，锂离子电池已被广泛应用于电子产品和交通工具等方面，锂离子电池的广泛应用得益于其优越的性能。即便如此，现有锂离子电池的容量仍然不能满足电子科技飞速发展的要求，而目前正迅速发展的电动汽车对电池的比容量、比能量、环境效应和原材料价格又提出了进一步的要求。因此开发新型高比容量的正极材料是锂离子电池研究领域的一个重要课题，且存在的巨大经济价值。

不可充电的锂电池有多种，目前常用的有锂-二氧化锰电池、锂-亚硫酰氯电池及锂和其它化合物电池。锂-二氧化锰电池是一种以锂为阳极、以二氧化锰为阴极，并采用有机电解液的一次性电池。该电池的主要特点是电池电压高，额定电压为3V（是一般碱性电池的2倍）；终止放电电压为2V；比能量大；放电电压稳定可靠；有较好的储存性能（储存时间3年以上）、自放电率低（年自放电率≤2%）；工作温度范围－20℃～ 60℃。该电池可以做成不同的外形以满足不同要求，它有长方形、圆柱形及纽扣形（扣式）。

可充电锂离子电池是目前手机中应用最广泛的电池，但它较为娇气，在使用中不可过充、过放（会损坏电池或使之报废）。因此，在电池上有保护元器件或保护电路以防止昂贵的电池损坏。锂离子电池充电要求很高，要保证终止电压精度在1%之内，目前各大半导体器件厂已开发出多种锂离子电池充电的IC，以保证安全、可靠、快速地充电[1-3]。

2.2镁离子电池

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