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電池比能量,在電池反應(yīng)中,1千克反應(yīng)物質(zhì)所產(chǎn)生的電能稱為電池的理論比能量。以鉛蓄電池為例,它的電池反應(yīng)為Pb+PbO2+2H2SO4─→2PbSO4+2H2O

反應(yīng)物的電化學(xué)當(dāng)量之和為 3.866(Pb)+4.463(PbO2)+3.659(H2SO4)懡12克,這些物質(zhì)全部反應(yīng)后產(chǎn)生1安時(shí)的電量。 因此1千克反應(yīng)物質(zhì)可產(chǎn)生83.3安時(shí)的電量。電量與電動(dòng)勢(shì)的乘積等于電能,所以1千克反應(yīng)物產(chǎn)生的電能為83.3×2.044=170.3瓦時(shí)。電池的實(shí)際比能量要比理論比能量小。因?yàn)?在計(jì)算中假定了反應(yīng)物全部按電池反應(yīng)進(jìn)行,即無(wú)副反應(yīng);忽略了電池的內(nèi)阻引起的電位降;沒(méi)有考慮反應(yīng)物質(zhì)以外的其他部件的重量。理論比能量是實(shí)際比能量的極限。在研制新型化學(xué)電池時(shí),理論比能量與實(shí)際比能量的比值能夠反映出電池的研制水平。

理論比能量

1克當(dāng)量活性物質(zhì)完全反應(yīng)后能夠產(chǎn)生26.8安時(shí)的電量。由此可知,當(dāng)量越小,產(chǎn)生的理論安時(shí)電量就越大。所以,高能電池的正負(fù)極活性物質(zhì)是周期表上方的單質(zhì)及其化合物。由于電池的電動(dòng)勢(shì)是正極電位與負(fù)極電位之差,因此,通常選擇電位較正的電極為正極,電位較負(fù)的電極為負(fù)極,即以周期表左邊元素的單質(zhì)及其離子所構(gòu)成的電極為負(fù)極;以周期表左上角元素的單質(zhì)及其離子所構(gòu)成的電極為正極。

實(shí)際比能量

影響電池實(shí)際比能量的因素有電池的電壓效率、反應(yīng)效率和重量效率。

①電壓效率(KE):指電池的工作電壓與電動(dòng)勢(shì)的比值。 主要與電流密度、擴(kuò)散速度(包括溶液的擴(kuò)散、氣體的透氣度以及活性物質(zhì)內(nèi)部的擴(kuò)散)和電池的內(nèi)阻(包括電解質(zhì)溶液的電阻、集流體和隔板的電阻、固體活性物質(zhì)和固體放電產(chǎn)物的電阻、多孔電極孔內(nèi)電解質(zhì)溶液的電阻以及接觸電阻)等有關(guān)。

②反應(yīng)效率(KR):指活性物質(zhì)的利用率。電池副反應(yīng)越少,則反應(yīng)效率越高。

③重量效率(KW):完全按電池反應(yīng)式參加反應(yīng)的活性物質(zhì)的重量與電池總重量之比。電池中不參加電池反應(yīng)的物質(zhì)越多則重量效率越低。重量效率KW對(duì)電池實(shí)際比能量的影響不是孤立的。例如,加入添加劑,雖然降低了重量效率,但卻增大了反應(yīng)效率KR和電壓效率KE。

實(shí)際比能量M與理論比能量M* 的關(guān)系可由下式表示:

1、以鎂作負(fù)極活性物質(zhì)的鎂干電池:其結(jié)構(gòu)與鋅-錳干電池基本相同。鎂的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)比較低,電化學(xué)當(dāng)量小,具備了作為高能電池負(fù)極活性物質(zhì)的優(yōu)良條件。例如鎂-錳干電池的實(shí)際比能量是鋅-錳干電池的4倍,工作時(shí)電壓平穩(wěn),在低溫下也具有較好的工作能力,并且能耐高溫貯存。其缺點(diǎn)是有電壓滯后現(xiàn)象(接通后需要經(jīng)一段時(shí)間,電壓才能上升至終止電壓值),滯后時(shí)間約為2~3秒;由于腐蝕作用,鎂電極電流效率低;不宜于小電流長(zhǎng)時(shí)間的間歇放電。

2、金屬-空氣電池:以空氣中的氧氣作為正極活性物質(zhì),金屬作為負(fù)極活性物質(zhì)的電池(見(jiàn)電池)。

3、鋰-非水電解質(zhì)溶液電池:鋰的電化學(xué)當(dāng)量約為鎂的二分之一,因此作為高能電池的負(fù)極,鋰比鎂更優(yōu)越。但鋰與水要激烈反應(yīng),須采用有機(jī)溶劑或非水的無(wú)機(jī)溶劑來(lái)配制電解質(zhì)溶液,再加入無(wú)機(jī)鹽使之導(dǎo)電。使用的正極材料主要有固體氟化物、氯化物、氧化物、硫化物。這些電池的理論比能量大都在1000瓦時(shí)/千克以上。其實(shí)際比能量也比較高。例如鋰-氟化銅(Li/CuF2)電池在放電電流密度為2毫安/厘米2時(shí), 實(shí)際比能量可達(dá)250瓦時(shí)/千克。由于有機(jī)電解質(zhì)溶液的比電導(dǎo)小,電流密度不能提高,因此鋰-非水電解質(zhì)溶液電池是一種高比能量、低功率的電池。而鋰-硫化物電池在重負(fù)荷下放電,特別當(dāng)外部短路時(shí)還會(huì)發(fā)生爆炸。

4、鈉-硫電池:是近幾年研制出的比較成熟的一種二次電池。它的負(fù)極是熔融金屬鈉(Na);正極活性物質(zhì)是熔融多硫化鈉(Na2Sx),通常充滿在多孔碳中,碳作為正極集流體。需采用導(dǎo)電陶瓷管將鈉與多硫化鈉隔開(kāi),以防直接反應(yīng)而引起自放電。此外,陶瓷管還起電池中的電解質(zhì)作用。電池放電時(shí),負(fù)極上的反應(yīng)為 2Na─→2Na++2e-Na+

通過(guò)導(dǎo)電陶瓷管進(jìn)入正極與硫發(fā)生反應(yīng)形成多硫化物。當(dāng)負(fù)極的鈉耗盡的時(shí)候則放電終止。為使鈉和多硫化鈉都處于液態(tài),放電需在300℃左右進(jìn)行。鈉-硫電池的實(shí)際比能量已經(jīng)達(dá)100瓦時(shí)/千克,充放電循環(huán)壽命可達(dá)2000個(gè)深放電循環(huán),因此特別適于用作車輛的電力電池。

5、鋰高溫電池:以鋰為負(fù)極,硫族(包括硫化物)和氯氣為正極活性物質(zhì),熔融鹽為電解質(zhì)的電池。由于采用熔融鹽,電池在300~600℃間工作,因此鋰高溫電池與鈉-硫電池合稱為高溫電池。液態(tài)鋰電極經(jīng)多次充放電循環(huán)后易失去濕潤(rùn)性;硫在高溫下要揮發(fā),并有腐蝕性;氯是氣體,難以處理。因此鋰高溫電池研制的方向?qū)⑾蛞凿嚭辖馂樨?fù)極和以硫化物為正極的方向發(fā)展。如鋰鋁合金-硫化鐵電池,其電池反應(yīng)為 4LiAl+FeS2─→2Li2S+Fe+4Al

它的理論比能量為650瓦時(shí)/千克;實(shí)際比能量到80年代已超過(guò)100瓦時(shí)/千克;充放電循環(huán)周期大于250次。新開(kāi)始研制的還有鋰硅合金-硫化鐵電池,具有更高的比能量。

正在研制中的高能電池主要有鋅-鹵素電池、鈉-水電池和鋰-水電池等。

遙感勘測(cè)

可靠-高能-廣泛

遙感技術(shù)給人類帶來(lái)了動(dòng)態(tài)的位置信息服務(wù)。從電子計(jì)費(fèi)裝置,自動(dòng)泊車計(jì)時(shí)器,勘查,警察,救護(hù)車和火災(zāi)信息的傳遞,到軍艦管理和移動(dòng)財(cái)產(chǎn)追蹤,RFID和交通管理。如今遙感技術(shù)更需要在各種環(huán)境條件下工作的可靠的電池能源。

E提供的螺旋纏繞鋰電池技術(shù)即是為了優(yōu)化電池性能,減少鈍化,同時(shí)在各種溫度和苛刻條件下提供安全可靠的能量。電池可以提供高達(dá)40安培小時(shí)電量,無(wú)以倫比的脈沖和連續(xù)電流。

全球化的優(yōu)質(zhì)服務(wù)使得E成為世界上的遙感勘測(cè)領(lǐng)域的名列前茅的供應(yīng)商,產(chǎn)品會(huì)滿足你的各種要求。

寬溫度范圍

·低溫可達(dá): -55°C

·專利結(jié)構(gòu)

·特殊的電解液提高了電池的脈沖性能

航天航空

可靠-高能-廣泛

高能密度電池在當(dāng)代軍事,法律允許的監(jiān)控,遙感設(shè)備,收音機(jī),衛(wèi)星通信,航天以及其它對(duì)電子設(shè)備要求嚴(yán)格的領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。E為這些領(lǐng)域提供了螺旋纏繞鋰技術(shù)。獨(dú)特的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和電解液配置方法優(yōu)化了電池的性能,減少了鈍化,同時(shí)在各種溫度,苛刻條件下輸出安全可靠的電源。

專利結(jié)構(gòu)

·專利結(jié)構(gòu)和電解液優(yōu)化了電池的重啟

石油和天然氣

可靠-高能-廣泛

從地下抽取石油要求有可靠的能源來(lái)源。在石油和天然氣領(lǐng)域廣泛使用的鋰電池要在極高的溫度和壓力下,并伴有高強(qiáng)度的震動(dòng)和振動(dòng),以及經(jīng)常出現(xiàn)的化學(xué)腐蝕條件下工作。E鋰電池提供了可以依賴的高需求量的,高可靠性的,在苛刻條件下工作的電池產(chǎn)品。全球主要的石油服務(wù)公司和OEM設(shè)備供應(yīng)商依靠E的電池產(chǎn)品來(lái)保證其生產(chǎn)按時(shí)完成。

工業(yè)

大量的工程和科研使E電池能在–55°C——-+200°C廣闊的溫度范圍內(nèi)提供最優(yōu)化的電源,其最大電量可達(dá)40安培小時(shí)。電池殼體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)已使用燃料檢測(cè)技術(shù),讓你對(duì)項(xiàng)目進(jìn)展更有信心。先進(jìn)的電池構(gòu)造使得E的產(chǎn)品在質(zhì)量和安全性上繼續(xù)作為行業(yè)基準(zhǔn)。

地質(zhì)調(diào)研

可靠-高能-廣泛

石油資源的地質(zhì)調(diào)研需要穩(wěn)定的儀器電源。鋰電池在地質(zhì)調(diào)研中主要的功能是收集重要數(shù)據(jù),而且可以多次應(yīng)用,因而對(duì)耗電量要求很高。E鋰電池提供了可以依賴的高需求量的,高可靠性的,在苛刻條件下工作的電池產(chǎn)品。在全球的海洋中,很多地質(zhì)調(diào)研服務(wù)公司和OEM設(shè)備供應(yīng)商依靠E的電池產(chǎn)品來(lái)保證其調(diào)研項(xiàng)目的成功

E產(chǎn)品展示了其在野外作業(yè)的實(shí)用價(jià)值和可靠性。產(chǎn)品設(shè)計(jì)使得性能最優(yōu)化,在各種溫度范圍獲得不同要求的電流率和難以置信的電量-40安培小時(shí)。E BCX65-LMS 系列產(chǎn)品用專利技術(shù)獲得低磁信號(hào)的剖面圖譜。先進(jìn)的電池構(gòu)造使得E的產(chǎn)品在質(zhì)量和安全性上繼續(xù)作為行業(yè)基準(zhǔn)。

海洋勘探

可靠-高能-廣泛

可靠性,穩(wěn)定性和安全性對(duì)成功的海洋勘探至關(guān)重要。海洋勘探工業(yè)對(duì)成本的反映極為敏感,所以其對(duì)電源的要求近乎苛刻。鋰電池在要求嚴(yán)格的航海應(yīng)用中被廣泛應(yīng)用:數(shù)據(jù)收集,遙感技術(shù)和典型的長(zhǎng)時(shí)間工作或多次服役的場(chǎng)合。E 鋰電池提供了可以依賴的高需求量的,高可靠性的,在苛刻條件下工作的電池產(chǎn)品。在全球的海洋中,很多從事基礎(chǔ)研究的機(jī)構(gòu)和OEM設(shè)備供應(yīng)商依靠E的電池產(chǎn)品來(lái)保證其科研項(xiàng)目的成功。

高電流率的電池

BCX85 系列

工作溫度: -55 —— +85℃無(wú)負(fù)載電壓:3.93V

采用獨(dú)有的溴氯增強(qiáng)技術(shù),纏繞技術(shù)

特性:高電流率,優(yōu)越的重啟動(dòng)性,提供脈沖電流,性能可靠,應(yīng)用溫度范圍廣,適用各種不同電流率要求的場(chǎng)合.