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汕头大学海洋科学接受调剂
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magicpopo

金虫 (著名写手)

电之炼金术士

[交流] [锂离子电池月]我来说两个比较偏门的东西,呵呵

我来说两个比较冷门的研究,都是关于正极材料的
不过是锂电池的,负极用金属锂,呵呵
先说说金属锂了
我们知道,目前作为锂离子电池的正极材料是金属氧化物锂盐,其式量决定了它们的理论比容量,就算是电化学反应中电荷转移最多的V2O5类的材料,比容量也有限
除了氢之外(氦我们就不考虑了……),最轻的元素就是锂了,其实最轻的固态单质也是它了,固态很重要啊,密度高,体积比容量就有了,式量小,质量比容量也有了:)而且电负性大,化学势大,组成电池电压高
在元素周期表上来看,非金属元素所在的5、6、7三个主族元素有较大的电负性,较小的原子量。C族元素很多是作为嵌入式化合物来研究的,我们就不讨论了……看5、6、7族元素中,F、Cl是气态的,毒得不得了,Br是液态的,也挥发得一塌糊涂,毒!这些我们先扔掉。N惰性的,也扔掉,O作为空气电池的正极活性物质或者燃料电池的正极活性物质,我们就不在这边讨论了……然后我们就剩下了P、As、S、Se、I.
Li/I电池早就研究成功了,用在人体植入式医疗设备,像心脏起勃器啊、助听器啊什么的里面都少不了Li/I电池提供能量。都商业化很多年了的东西,研究得差不多了,我们也不讨论了。
看看我们就还剩下P、As、S、Se了。As太出名了,还是不招惹它,Se罕见,也算了。
剩下的两个就是我们今天讨论的主角了,P和S。P和S是能够于Li直接发生反应的物质,电压是有保障的。
P,式量31,化合价-3,有兴趣可以算算它的比容量,超过2000mAh/g了,吓人啊!P的单质一般有三种,白磷、红磷和黑磷。白磷自己就烧起来了,需要特别安全的电池显然是不能用的。红磷好不了多少,也是危险分子。就是硬度比较大,想磨碎了调浆还真是一件麻烦事情。黑磷最稳定,做黑磷发文章的也有几篇了。我尝试过红磷,容量那个大啊,放电几天几夜都不完,就是电压低了点。充电是别想了,不可能的。也不敢打开看,暴露在空气中就是PH3,这个可是不得了的毒物……所以做了一次就没有兴趣做第二次了……
再说S,比容量1600+,电压2V,比较让人满意,而且手册上还说,S到S2-是可逆的,就是说能够充电啊,可以循环的。最早做S电池,是用在热电池里面,正极是熔融的S,负极是熔融的Na,后来S的腐蚀太大,问题太多,换成了FeS2。现在看FeS2能够做Li一次电池,所以也把S找出来试试了。美国两帮人在做,从它的国防部搞了800W美刀,现在估计也花得差不多了……一个叫polyplus,一个叫sion power,现在能够驱动无人小飞机了……可惜03年就在说要量产,现在也不见踪影……号称电池的比容量能够达到300Wh/kg+和300Wh/L+
就是看看他们的专利,li是蒸镀的,隔膜是LiPON,还有正极、负极保护层、添加剂……这些东西做下来,这电池也就只有美国的gov能够消费得起了……除了美国人,韩国人、日本人和国人对这个也有些兴趣,国内现在做Li/S的也越来越多了,大部分都在做材料上面。
S就是绝缘体,根本不导电,这是难点之一,现在有很多办法来解决这个问题了:)难点之二是S在电化学反应过程中,形成了负离子就到处跑,到负极以后就和Li的表面化合成也是不导电的Li2S、Li2S2,这样一来,就没有办法充电了,循环性能极差,这是目前Li/S电池能否走向成功的关键了。

瞎扯了这么多,大家看看就好,呵呵。
热门的锂钴氧、磷酸铁锂等待高手来立传了……
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lhtpp

木虫 (著名写手)

一花一世界,一草一天堂,一叶一如来,一砂一极乐,一方一净土,一笑一尘缘,一念一清静。大悲无泪,大悟莫言,大笑有声!
2楼2007-12-12 14:49:23
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tyjhit

木虫 (小有名气)

据我所知,早在5,6十年代S类的就被大家广泛关注了。
国防方面投入了大把大把的money,
研究的报告(秘密的)等身。
可惜啊,就是不行...

[ Last edited by magicpopo on 2008-1-25 at 19:59 ]
3楼2008-01-25 16:46:57
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wgbit98

捐助贵宾 (小有名气)

呵呵我也听说防化院有个课题组自成立就做Li/s电池,容量也超过300wh/kg,呵呵就是循环性能不好,一直没有大的突破。国防口的单位看来在这方面拿了不少钱啊,就是都比较秘密大家不太了解罢了!
4楼2008-01-25 17:25:09
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magicpopo

金虫 (著名写手)

电之炼金术士

引用回帖:
Originally posted by tyjhit at 2008-1-25 16:46:
据我所知,早在5,6十年代S类的就被大家广泛关注了。
国防方面投入了大把大把的money,
研究的报告(秘密的)等身。
可惜啊,就是不行...


早年哪些是热电池,近年来才开始做常温电池
不但我们国家在做,美国国防部也在做啊,呵呵
5楼2008-01-25 20:01:15
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Rich0429

铁杆木虫 (著名写手)

♠木虫小工♠

学习了

长了见识哈~~~
为何低调
6楼2008-02-23 13:57:38
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笨笨的毛毛熊

金虫 (小有名气)

这都是内幕消息,一般人不了解啊
积跬至千是我的QQ名。我信奉“一生只做一件事,一做就是50年”。
7楼2008-03-01 20:46:50
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qianwusifei

银虫 (小有名气)

长见识了呵呵
8楼2008-03-04 10:47:15
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fuzzym

木虫 (正式写手)

楼主很渊博
长见识了
9楼2008-07-25 21:11:21
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zhthua513

银虫 (小有名气)

锂硫的我也做过一点,容量很容易就能达到300mAh ,就是很难做到循环。一些资料显示,国外有些机构做的很成功,主要是韩国和美国,前几年就说能达到产业化要求,也不知道到底投产没?
10楼2008-07-25 22:48:46
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