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下一代动力电池的希望:离子液体蓄电池解析(图)

2015-08-31 00:38
kumsing
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  二、蓄电池的软肋

  普通电池在放电时,阳极发生氧化反应,产生的电子通过外部电路导出,以电流的形式被人们利用;电流通过电路流向阴极,阴极获得电子发生还原反应。

  充电电池和普通电池不一样之处在于,当外部的电压高于电池所能提供的电压时,电池内部的阳极和阴极会产生于放电时相反的反应,即阳极物质被还原,阴极物质被氧化,从而达到充电的效果。

  在电池的电极发生氧化反应和还原反应的过程中,电解液提供了反应产生的离子通过的通道,因此在电池中起到重要的作用。

  一般蓄电池中的电解液,可以使用水溶液或有机溶剂。但是,当蓄电池的种类为锂离子蓄电池时,由于下列两个主要原因,无法使用水溶液:

  1、构成电极的主要物质(如锂片等)会与水反应。而这一类的副反应如果过多,会加速电池容量的衰减;

  2、水的理论分解电压为1.23v,所以以水溶液为电解液体系的蓄电池最高电压只能达到2.0v左右(如铅酸蓄电池)。

  因此,目前蓄电池中所使用的电解液,基本上是使用了有机溶剂。

  可是,使用有机溶剂的蓄电池的最大弱点,就是容易燃烧。

  目前蓄电池使用的有机溶剂都具有容易挥发的特性。在电池因某种原因发热时,会加速有机溶剂的挥发,挥发产生的气体容易燃烧,在满足某些条件的情况下会引起爆炸。

  这恐怕就是上述各种新能源汽车蓄电池发生燃烧事故的根源。

  换句话说,如果能找到一种液体,不容易气化,那么,就可以杜绝电池燃烧事故的发生。

  从另一个角度我们可以看到:在大型车辆中使用的蓄电池,其发生故障的可能性是非常高的。

  一块普通电池模块的规格为100AH/3.2V,如果用于驱动轿车,驱动电压约为72-150伏特,大概需要组合20-30个这样的电池模块;而如果用于驱动公交大巴,驱动电压约为200-500伏特,则需要组合70-170个这样的电池模块!即使每个电池模块的合格率高达99.9%,由170块电池组成的电池包其整体合格率也只有84%!换句话说,如果一个公交车队保有100台公交大巴,那么其中可能就有十几台是存在电池燃烧事故隐患的!

  我们知道,目前人类在常温下所经常接触到的液体物质(不包括液体元素)只有两种:水(及其溶液)和有机溶剂。而在上面的叙述中可以想像得到:如果局限于使用由这两种液体制造的传统电解液,蓄电池的发展已经遇到了瓶颈。

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