它不僅能存儲(chǔ)能量,,并且能使能量轉(zhuǎn)化,以供需用,。最常見(jiàn)的儲(chǔ)能材料有儲(chǔ)氫合金和用于一次電池(即原電池,放電后不能復(fù)原使用),、二次電池(即蓄電池,,放電后可重新充電復(fù)原反復(fù)使用)的材料,。
儲(chǔ)能材料,具有能量?jī)?chǔ)存特性的材料,。
它不僅能存儲(chǔ)能量,,并且能使能量轉(zhuǎn)化,以供需用,。最常見(jiàn)的儲(chǔ)能材料有儲(chǔ)氫合金和用于一次電池(即原電池,放電后不能復(fù)原使用),、二次電池(即蓄電池,放電后可重新充電復(fù)原反復(fù)使用)的材料,。
常見(jiàn)的一次電池有鋅–二氧化錳電池,、鋅–電池,、鋅–氧化銀電池和鋰電池等。
常見(jiàn)的二次電池為鉛–酸電池,、鎳–鎘電池、鎳–鋅電池和鎳–氫化合物電池,、鈉–硫電池,、鋰離子電池等。
儲(chǔ)氫合金及其應(yīng)用
氫是自然界中儲(chǔ)量最大的元素,,也是一種非常清潔的能源。儲(chǔ)氫合金所存儲(chǔ)的氫的密度比液態(tài)氫大得多(液氫的密度為4.2×1022大氣壓/厘米3,,而LaNi5的氫密度為6.2×1022大氣壓/厘米3),,并且釋放氫時(shí)所需的能量很小,。
儲(chǔ)氫合金的工作壓力很低,操作簡(jiǎn)單安全可靠,。研發(fā)中的儲(chǔ)氫合金體系有AB5型混合稀土合金、AB2型Laves相合金,、AB型鈦鐵系合金,、A2B型Mg–Ni系合金和釩基固溶體合金等,。
儲(chǔ)氫合金與氣體氫發(fā)生反應(yīng)時(shí)生成金屬氫化合物,,大量的氫以固態(tài)形式儲(chǔ)存于儲(chǔ)氫合金中,。
儲(chǔ)氫合金的吸氫與放氫,實(shí)際上就是金屬氫化物的形成與分解,。
儲(chǔ)氫合金的基本特征是:能可逆地大量吸氫和放氫,伴隨著吸(放)氫過(guò)程出現(xiàn)放(吸)熱效應(yīng),,對(duì)氫能選擇性地吸收,吸放氫的平衡壓力隨溫度急劇變化,。
儲(chǔ)氫合金可用于鎳–氫化合物電池,、氫的儲(chǔ)存和凈化,、氫同位素分離、氫氣回收,、熱泵、制冷等,。
在儲(chǔ)能方面儲(chǔ)氫合金的應(yīng)用主要有以下兩方面:①鎳–金屬氫化合物電池材料。這是一種以儲(chǔ)氫合金作為負(fù)極材料的新型二次電池,,其能量密度比鎳–鎘電池高1.5~2.0倍,,且無(wú)鎘的污染環(huán)境問(wèn)題,。所以,作為鎳–鎘電池的替代電池,,已廣泛應(yīng)用作各種便攜式電子器具、移動(dòng)通信,、計(jì)算機(jī)等的電源,。在各種儲(chǔ)氫合金中,,AB5型混合稀土合金具有優(yōu)良的性能價(jià)格比,作為負(fù)極材料廣泛應(yīng)用于鎳–金屬氫化合物電池,。
②氫燃料儲(chǔ)存器材料,。氫的熱值高,,易點(diǎn)燃,燃燒時(shí)無(wú)有害氣體和灰渣產(chǎn)生,,是理想的環(huán)保能源之一,。
由于燃油汽車(chē)對(duì)都市環(huán)境造成危害,,因而氫燃料汽車(chē)的發(fā)展備受重視。AB5型混合稀土合金是廣泛應(yīng)用的儲(chǔ)氫材料,,為提高其性能,對(duì)其化學(xué)組成和組織結(jié)構(gòu)優(yōu)化不斷地開(kāi)展著研究,。
鋰電池與鋰離子電池材料
作為一次電池的鋰電池,是一種以鋰作為負(fù)極活性物質(zhì)的化學(xué)電池,。由于金屬鋰的電極電位最負(fù)(?3.03伏),,并且鋰的密度很小,,鋰電池具有很高的能量密度,它是高能電池的重要品種,。自20世紀(jì)70年代以來(lái),,以金屬鋰為負(fù)極的各種高比能鋰一次電池相繼問(wèn)世,,獲得了廣泛應(yīng)用,。
其中以層狀化合物γ·β二氧化錳作正極,以鋰作負(fù)極和以有機(jī)電解液構(gòu)成的鋰電池獲得最廣泛的應(yīng)用,。它是照相機(jī)、電子手表,、計(jì)算器等各種具有存儲(chǔ)功能電子器件或裝置的理想電源,。此外,,還開(kāi)發(fā)出鋰–聚氟化碳電池、鋰–二氧化硫電池,、鋰–硫化銅電池、鋰–碘電池等,。鋰離子電池為二次電池,其原理為電池充電時(shí)鋰離子從正極脫嵌,,通過(guò)電解質(zhì)和隔膜,嵌入負(fù)極中,,反之當(dāng)電池放電時(shí)鋰離子又從負(fù)極中脫嵌,,通過(guò)電解質(zhì)和隔膜,重新嵌入到正極中,。
由于鋰離子在正負(fù)極中有固定的空間和位置,因此,,電池有很好的可逆性,其電容量大并且具有長(zhǎng)循環(huán)壽命和安全性,。鋰離子電池的正極材料包括氧化鈷鋰(LiCoO2)、氧化鎳鋰(LiNiO2),、氧化錳鋰(LiMn2O4)等材料。而負(fù)極材料為碳材料,。作為正極材料的導(dǎo)電聚合物的研究也受到重視。電解質(zhì)的作用為在電池的正負(fù)極間形成良好的離子導(dǎo)電通道,。
常用的電解質(zhì)是由有機(jī)溶劑和鋰鹽構(gòu)成的。
聚合物電解質(zhì)是目前很重要的研發(fā)方向,,因它有利于實(shí)現(xiàn)電池的小型化。自1990年鋰離子電池問(wèn)世以來(lái)發(fā)展迅猛,,它能滿足移動(dòng)通信,、筆記本電腦等對(duì)電源小型化、輕量化,、工作時(shí)間長(zhǎng)和對(duì)環(huán)境無(wú)污染的要求。鈉–硫電池材料 這是一種新型高溫固體電解質(zhì)二次電池,,其負(fù)極和正極分別為熔融的金屬鈉和硫,其電解質(zhì)為β–氧化鋁,。鈉–硫電池的工作溫度為300~350℃,,理論比能量很高(790瓦·時(shí)/千克),,充放電循環(huán)壽命長(zhǎng)(900次),并且電池所用的原材料豐富,,成本低。
此種電池很受重視,,目前仍處于研發(fā)中,,以期用于電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力源等,。
5-6天
20萬(wàn)毫安的電池能用5-6天的哦,,因?yàn)楦鶕?jù)移動(dòng)設(shè)備換算,20萬(wàn)毫安的電池可以支持在野外生存將近一個(gè)星期的,。
戶外電源是是一種內(nèi)置鋰離子電池,自身可儲(chǔ)備電能且具備交流輸出的多功能便攜式儲(chǔ)能電源,。產(chǎn)品重量輕、容量高,、功率大,方便攜帶,,可在室內(nèi)或室外使用。其可依據(jù)不同的使用情況選擇常規(guī)充電或者太陽(yáng)能充電,。
儲(chǔ)能蓄電池分為以下三類:
1 排氣式儲(chǔ)能用鉛酸蓄電池-電池蓋上有能夠補(bǔ)液和析出氣體裝置的蓄電池。
2 閥控式儲(chǔ)能用鉛酸蓄電池-各個(gè)電池是密封的,,但都帶有在內(nèi)壓超出一定值時(shí)允許氣體溢出的閥的蓄電池。
3 膠體式儲(chǔ)能用鉛酸蓄電池-使用膠體電解質(zhì)的蓄電池,。
儲(chǔ)能電池檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn):
北美地區(qū)
1.標(biāo)準(zhǔn)代號(hào):UL 1973
標(biāo)準(zhǔn)名稱:輕型電動(dòng)軌道( LER)和固定設(shè)備用電池安全標(biāo)準(zhǔn)
適用產(chǎn)品:固定式儲(chǔ)能電池
2.標(biāo)準(zhǔn)代號(hào):UL 2743
標(biāo)準(zhǔn)名稱:便攜式電源包
適用產(chǎn)品:汽車(chē)應(yīng)急打火電源或便攜式儲(chǔ)能電池
3.標(biāo)準(zhǔn)代號(hào):UL 991
標(biāo)準(zhǔn)名稱:固體器件安全控制的試驗(yàn)
適用產(chǎn)品:BMS板
4.標(biāo)準(zhǔn)代號(hào):UL 1998
標(biāo)準(zhǔn)名稱:可編程組件安全軟件
適用產(chǎn)品:BMS板
5.標(biāo)準(zhǔn)代號(hào):UL 9540
標(biāo)準(zhǔn)名稱:能源儲(chǔ)存系統(tǒng)和設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)
適用產(chǎn)品:儲(chǔ)能系統(tǒng)和設(shè)備
6.標(biāo)準(zhǔn)代號(hào):UL 9540A
標(biāo)準(zhǔn)名稱:電池儲(chǔ)能系統(tǒng)熱失控的測(cè)試方法
適用產(chǎn)品:儲(chǔ)能系統(tǒng)和設(shè)備
歐洲地區(qū)
1.標(biāo)準(zhǔn)代號(hào):IEC/EN 62619
標(biāo)準(zhǔn)名稱:含堿性或其它非酸性電解質(zhì)的鋰蓄電池和鋰蓄電池組工業(yè)用鋰蓄電池和鋰蓄電池組的安全性要求,。
適用產(chǎn)品:工業(yè)用鋰蓄電池和鋰蓄電池組
2.標(biāo)準(zhǔn)代號(hào):IEC 60730
標(biāo)準(zhǔn)名稱:家用和類似用途電自動(dòng)控制器第1部分:通用要求
適用產(chǎn)品:BMS板
標(biāo)準(zhǔn)代號(hào):GB/T 36276
標(biāo)準(zhǔn)名稱:電力儲(chǔ)能用鋰離子電池
適用產(chǎn)品:儲(chǔ)能電池
民用空運(yùn)
標(biāo)準(zhǔn)代號(hào):UN 38.3
標(biāo)準(zhǔn)名稱:聯(lián)合國(guó)危險(xiǎn)物品運(yùn)輸試驗(yàn)和標(biāo)準(zhǔn)
適用產(chǎn)品:電芯或電池組
高遠(yuǎn)電池產(chǎn)品主要有兩大系列,鋁殼和聚合物鋰電池,,電池型號(hào)超過(guò)1000個(gè),,可以根據(jù)客戶的需求提供ODM/OEM服務(wù),。產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于手機(jī)、數(shù)碼產(chǎn)品,、PDA、電動(dòng)自行車(chē),、電動(dòng)汽車(chē),、電動(dòng)摩托車(chē),、電動(dòng)工具、便攜式醫(yī)療設(shè)備,、電動(dòng)玩具,、GPS,、通信基站電源、儲(chǔ)能,、礦用軍用電源等領(lǐng)域,。
鋰電池如果完全放電后,是不會(huì)燃燒爆炸的,,因?yàn)橥耆烹姾?,鋰電池里面就沒(méi)有能量了,,自然也就不會(huì)引發(fā)燃燒。
鋰電池有好多種,,現(xiàn)在市面上最常見(jiàn)到的幾乎家喻戶曉婦孺皆知的就是三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池這兩種,。其實(shí)還有好幾種,,只是不經(jīng)常見(jiàn)到。
鋰電池為什么會(huì)發(fā)生燃燒,,這和鋰電池的制造和材料有關(guān),鋰電池能量密度大,,儲(chǔ)存的能量就多,,而每一個(gè)鋰電芯的構(gòu)造就是把正負(fù)極的材料平行的疊加卷在一起的,正負(fù)極之間使用隔膜隔離開(kāi)進(jìn)行絕緣的,。
正常的狀態(tài)下正負(fù)極不會(huì)發(fā)生短路,但是如果出現(xiàn)由于制造工藝有缺陷,,或是充電失控,,鋰離子在充電的時(shí)候產(chǎn)生樹(shù)枝狀結(jié)晶,,造成正負(fù)極之間的絕緣薄膜被穿透,正負(fù)極之間就會(huì)發(fā)生短路,。劇烈的放電造成高溫使正負(fù)極之間的絕緣薄膜材料融化造成正負(fù)極之間短路,發(fā)生碰撞五,、擠壓,、針刺等物理傷害,,造成鋰電池正負(fù)極之間短路。鋰電池由于能量大內(nèi)阻小,,正負(fù)極短路后的電流是很強(qiáng)大的,這么大的電流會(huì)產(chǎn)生大量的熱量,,高溫會(huì)加劇鋰電池里面活性物質(zhì)劇烈反應(yīng),使鋰電池發(fā)生熱失控,,就會(huì)劇烈燃燒,,并且鋰電池里面的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生氧氣和氫氣,,就相當(dāng)于鋰電池發(fā)生自燃后自帶助燃劑,很難被撲滅,。
網(wǎng)絡(luò)上經(jīng)常會(huì)看到有手機(jī)電池發(fā)生爆燃的視頻,,手機(jī)電池由于電壓很低3.6V左右,,容電量也不是太高一般的也就有十幾個(gè)瓦時(shí),只需要一個(gè)鋰電芯就能滿足要求,,所以說(shuō)手機(jī)電池的總能量并不是太高,爆燃也不是很激烈,,但就是這樣也有時(shí)會(huì)造成火災(zāi)和人員的受傷,。
而一般兩輪電動(dòng)車(chē)或是新能源車(chē)用的鋰電池都是電壓很高的,,比如一輛兩輪電動(dòng)車(chē)的鋰電池電壓一般為72伏左右,容電量也要在兩千瓦時(shí)左右,,這樣就會(huì)使用幾十個(gè)大單體鋰電芯來(lái)組裝電池,,假如使用小容量的18650鋰電池組裝,,則需要幾百節(jié)18650。新能源車(chē)的鋰電池電壓更是高達(dá)三四百伏,,容電量更是高達(dá)幾十千瓦時(shí),有的超過(guò)一百千瓦時(shí),,電池包里的鋰電芯更是超級(jí)多,,大容量單體鋰電芯就會(huì)有幾百個(gè),,特斯拉新能源車(chē)的電池包里用的是小容量小單體鋰電池,,數(shù)量竟然有7000多枚。
所以說(shuō)鋰電池包只要有一個(gè)鋰電芯發(fā)生短路,,引發(fā)自燃,就會(huì)引發(fā)連鎖反應(yīng)發(fā)生熱失控,,最后使整個(gè)鋰電池發(fā)生可怕的爆燃現(xiàn)象,。
高電壓和巨大的容電量這個(gè)總能量是很可怕的,,現(xiàn)在經(jīng)常會(huì)有新能源車(chē)自燃的視頻,從發(fā)生鋰電池冒煙到劇烈爆燃也就是幾秒鐘的樣子,,場(chǎng)面就像火箭發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火一樣火力四射,,太可怕太震撼啦,!
三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池都是鋰電池,但是相對(duì)來(lái)說(shuō),,磷酸鐵鋰電池的安全性要高于三元鋰電池,,三元鋰電池在溫度達(dá)到200℃的時(shí)候就會(huì)發(fā)生熱失控,磷酸鐵鋰電池需要溫度達(dá)到600℃的時(shí)候才會(huì)發(fā)生熱失控,。但是三元鋰電池能量密度大,同樣的容電量的情況下,,重量要比磷酸鐵鋰電池輕一半左右,,能量大重量輕就是三元鋰電池的優(yōu)勢(shì),現(xiàn)在的小家電,,便攜式儀器,手機(jī)等使用的幾乎都是三元鋰電池,。
鋰電池的優(yōu)點(diǎn)就是能量大重量輕,,就憑著這個(gè)優(yōu)勢(shì)打敗了傳統(tǒng)的笨重的鉛酸蓄電池的,,如果沒(méi)有鋰電池的出現(xiàn),就不可能有現(xiàn)在這些性能優(yōu)越的新能源車(chē)的出現(xiàn),。但是不管是三元鋰電池還是磷酸鐵鋰電池,,都是屬于鋰電池的范疇,都是有發(fā)生爆燃的可能性的,,去年北京一家使用磷酸鐵鋰電池的儲(chǔ)能電站發(fā)生爆燃,,消防隊(duì)員滅火的時(shí)候又發(fā)生了更劇烈的第二次爆燃,造成有關(guān)人員傷亡,。
所以使用鋰電池一定要認(rèn)真嚴(yán)格遵守相關(guān)的技術(shù)要求,,充電能慢充的盡量不要快充,充電電流越大,,產(chǎn)生的溫度就會(huì)越高,鋰電池放電也是一樣的道理,,能小電流放電的就不要?jiǎng)×业拇箅娏鞣烹?,長(zhǎng)時(shí)間暴力高速行駛就會(huì)是大電流放電,。長(zhǎng)時(shí)間大電流通過(guò)線路和鋰電池都會(huì)產(chǎn)生高溫,假如當(dāng)溫度使正負(fù)極之間的絕緣隔膜發(fā)生融化,,造成正負(fù)極之間短路,,后果可想而知,!
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