锂与锂绿色能源材料

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1、§2锂与锂绿色能源材料锂Li是元素周期表中第2周期第1A族元素，原子序数3,原子量6.941,是最轻的碱金属元素。元素名来源于希腊文，原意是“石头”。1817年由瑞典科学家阿弗韦聪在分析透锂长石矿时发现。自然界中主要的锂矿物为锂辉石、锂云母、透锂长石和磷铝石等。在人和动物机体、土壤和矿泉水、可可粉、烟叶、海藻中都能找到锂。天然锂有两种同位素:6Li和？Li。金属锂为一种银口色的轻金展；熔点为180.54°C,沸点1342°C,密度0.534g/cm3,硬度0.6。金屈锂溶于液氨。锂易与O、N、S等化合，在冶金工业中可用做脱氧剂。锂可做铅基合金和Be、Mg、Al等轻质合金的成分。Li-Pb合金

2、是良好的减摩材料。锂-铝合金是一种新型合金材料，具有较高的强度和弹性模量，是航空航天工业理想的结构材料。我们知道，纯铝太软，在铝中加入少量的Li、Mg、Be等金属熔成合金，既轻便，又坚硬，用这种合金来制造飞机，可减轻飞机重量8-16%o此外,锂-铝合金在一定温度和应变速率下具有很好的超塑性，可用以制造超塑性/扩散焊接结构，应用于航空和车辆等各个领域。锂-铝合金还具有良好的抗辐照特性和较高的电阻率，经受中子辐照后残留放射性低，可用作核聚变装置中的真空容器。锂作为稀有轻金屈,是所有在常温下呈固有体态的金屈材料中最轻的金屈，其标准电极电位为-3.045V,是金屈元素中电位最负的一个元素。IT可以在

3、TiS2和M0S2等嵌入化合物中嵌入或脱嵌。具有优异的物化性质，有广泛而特殊的用途。锂被认为是“推动世界前进的重要元素”。真正使锂成为举世瞩日的金屈，还是在它的优异的核性能被发现之后。由于它在原子能工业上的独特性能，人们称它为“高能金属”。锂在原子能工业中有重要用途。锂是一个重要的化学能源新材料，因而又被称为“能源金屈”。锂的主要应用范围有:高性能电池、炼铝、玻璃陶瓷、锂基脂、空调制冷、生物制药、原子能利用、热核反应、洲际火箭、人造卫星等方而。一.新型二次电池材料一Li+二次电池1.一次电池或原电池：电池能放电，当电池电力用尽时无法再充电的电池。市场卖的碱性电池，锚锌电池，水银电池，都是一次

4、性电池。一次电池又称原电池，只能用来放电，且在放电后不能用一般的充电方法获得复原的电池,它只能将化学能一次性地转化为电能,不能将电能还原回化学能。2.二次电池或蓄电池：电池的充放电反应是可逆的。放电时通过化学反应可以产生电能。通以反向电流（充电）时则可使体系回复到原来状态，即将电能以化学能形式重新储存起来。3・Li+二次电池的原理及应用现状：1.1二次电池材料概况：电子技术的发展，对高比能量的移动电源需求量加剧。Li+电池是一种理想的可移动电源，具有体积小，重量轻,放电电压高，比能量大等优点。自从1990年SONY公司推出世界上第1只Li*电池，到2001年为止,整个市场每年约4亿只该类电池

5、用于纯消费类电子产品。便携式摄像机、移动电话、手提电脑等95%以上使用Li+二次电池作为主要电源。（1）Li+电池:分别用二个能可逆地嵌入与脱嵌Li+的化合物作为正负极构成的二次电池。人们将这种靠Li+在正负极之间的转移来完成电池充放电工作的独特机理的Li+电池形象地称为“摇椅式电池”，俗称“锂电池”o（2）Li+电池的优点：1）高能量密度:100Wh/Kg以上,为银镉电池的3倍,银氢电池的2倍；2）电压平台高:3・6V,镖基电池为1.2V；3）低温下工作优:在-20-60°C的温度范围内工作，低温下的工作优于其它电池；4）低维护性:没有记忆效应,无需定期放电，最理想的保存方式，就是在40%

6、充电后冷藏保存，可保存十年之久；5）低自放电率:约6%/月；6）长循环寿命（＞1000次,100%DOD）；7）环保:无重金属,无污染，被称为绿色能源。（3）Li+电池的缺点：1）安全性能问题:需要复杂的保护线路；2）放电倍率低:1C-2C；3）易于老化:存储的Li+电池同样会容量衰竭；4）价格昂贵。安全性能问题:一般认为,IT电池起火爆炸是由于其内部化学原理和成分导致的。由于人们想在单位密度中储存更多的能量，这就导致了Li+电池中碳、氧和易燃液体的含量不断增加。与此同时除了正极、负极以及隔离膜之外,IT电池内部还充满了一种非常易燃的液体一锂盐类电解质。电池充电时，负极的Li+向正极移动，电

7、池在使用过程中,Li+又回到负极以提供能量。在充完电的状态下，失去大部分离子的负极非常不稳定。这个温度足以使负极分解和释放氧。随着热量积蓄,电池将会进入“热失控”状态。此时电池内部的温度将会极快地升高，最后到达电解液的燃点而起火爆炸。在最近导致众多大厂笔记本电脑过热和起火的SONY锂电池中，正是因为在电池制造过程中混入了过多的金属颗粒，容易在电池使用过程中发生短路、产生火花。才导致这些Li+电池的不稳定。（4