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电流计算 -2
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第三章 习题解答
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&&食​品​工​程​原​理​ ​赵​黎​明​ ​黄​阿​根​ ​主​编​ ​中​国​纺​织​出​版​社
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5号电池给单片机供电要多少个？
有人说要3个，有的说要四个？该怎么解决？
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　 本帖最后由 ahshmj 于
18:33 编辑
四节5#干电池，直接用。
空载时达到6V，加正常荷载时，由于内阻的作用，电压5V左右。
如果你再加一个稳压器，估计这么低压差的稳压器还真不好找！如果一般的三端稳压器加上后不能工作！
另外：一般的电动玩具或其他干电池供电的电器，使用一次性干电池和镍氢充电电池是通用的，原因是，充电电池虽说标称1.2V，但由于内阻较小，正常工作时电压和一次性干电池是基本相同的。
　没有稳压电路的情况下只能3个&&有稳压电路最好4个
没有稳压电路的情况下只能3个&&有稳压电路最好4个
谢谢！那如果有外部电路例如数码管，电机，用三个电池是不是不够电压？还有用4个电池的话可不可用二极管降压？？
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我用过4个，没嘛事儿，STC89C52+4节华泰
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3个拆4.5v，不符合单片机5v要求，最好是4个就6v，然后通过7805取得稳定的5v电压
这样子不行&
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谢谢各位！
3个拆4.5v，不符合单片机5v要求，最好是4个就6v，然后通过7805取得稳定的5v电压
用7805是不是太损耗功率了？
用7805是不是太损耗功率了？
嫌7805损耗大可以直接采用两个二极管降压，
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嫌7805损耗大可以直接采用两个二极管降压，
谢谢！我试试！
实际应用，直接用3节5号电池串联，稳定可靠，
有些单片机3.5伏就可以运行
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四个。。。。。。。。。。。。。。。。。。
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你查看STC的资料，它 的芯片电压5.5---4.0 三节就可以。
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其实吧，这个问题，稍微了解一点基础知识，就不算问题了，5号碳性电池电压大致范围1.2-1.7，碱性电池电压大致范围1-1.85，单片机嘛你就看手册了，5V单片机一般大点的范围是3.5-5.5V，如果只给单片机供电，就是简单的加法了，注意，只取最高电压计算，电压低了大不了不工作，电压高了风险就大了，如果有电机之类的负载，那供电问题就复杂多了。
说了这么多，其实吧，很简单，就如admin说的那样，5号电池不管什么碳性碱性或者镍镉镍氢，3节电池完事！踏实用吧，没问题~
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四节电池串一二极管也不错吆
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3个，最多4个
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5号电池给单片机供电要4个
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3个少点4个多点不果都没关系
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四个串个二极管
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3个少点4个多点。问题不大
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5号电池给单片机供电要多4GE
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4个吧 好像是
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看你带动什么东西，如果只是单片机建议3个就够了，还有别的耗电的就用四个吧
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最好四个，一个1.5V，四个6V，里面有7805稳定出5V就行了
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单片机要5v，看你电池电压多大
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四个罗，再加电阻分压就可以了
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要看你的单片机的工作电压，3.3V用3节4.5V然后稳压到3.3V，如果是5V工作，就用4节，稳压后5V
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单片机一般都是5V的电压供电，三个是4.5V，差不多了。。。
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先用3个电池试下,可以开机功能正常就用3个,反之,无法开机,无法稳定工作就用4个电池,外加一个7805稳压.
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3个拆4.5v，不符合单片机5v要求，最好是4个就6v，然后通过7805取得稳定的5v电压
6v稳5v压差1v，7805恐怕是不行的
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4个可以啊，也要看你用什么单片机，有些低功耗的2个甚至1个也可以
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一般3个就够了
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建议用废旧充电宝 连接方便 但得有稳压电路
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四个，再传串一个5v的稳压管。
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取决于串联还是并联
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3个应该可以吧
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3个就行了，
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我觉得4个&&再加1个7805
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3个吧&&干电池不是1.5V的吗&&我一般都是用移动电源供电
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Chapter 5(2)
5.4.3 Lithium batteries1 概述锂电池:用金属锂作为负极活性物质的电池的总称。锂负极材料： 已知金属中原子量最小（6.94） 标准电极电位最负（-3.045V） 以其为电极所制电池能量密度大，电池电压高锂电池的特点(1)具有高的质量比能量和较高的电动势，分别比锌锰干电池 高4-10倍和
1-2倍 (2)由于锂极为活泼，所以电解质溶液均为非水的有机或无机 溶剂，亦可采用固体电解质(3)与锂电极匹配的正极活性物质要比常用的锌电极多，可达数十种。加上锂电极可制成合金等材料，这为锂电池的性能改进提供了条件(4)锂电池的温度系数小，可在很宽的温度范围内使用：一般 在-40℃～+50℃，甚至更高的温度(+70℃)都可正常工作(5)由于锂电极的特殊成膜反应使其有很长的湿贮存寿命，约5～10年。 (6)锂电池单位质量的电容量是最高的(3.86Ah?-1)， g 它的容量范围很宽，可从3mAh～105Ah。锂电池除了作为一次电池外，还可作二次电池和储备电池 高压锂电池： 3V左右的锂电池 低压锂电池：1.5V左右 如Li／CuO、Li/FeS等系列锂电池 应用广泛： 不仅在空间计划中使用，而且作为通讯设备、监 视装置、电子器件的支持电源，医疗上作为心脏起 搏器电源、高级石英手表等都已使用锂电池。2锂电池成膜反应Li Li+ ＋ e锂负极放电机理半径0.06nm的Li+ 离子可在液态或固态电解质中运 动，通过电解液移到正极与其活性物质反应形成一 种锂的化合物 锂电极电势很负，自放电并不大 原因：锂和溶剂反应后在电极表面生成了保护膜如无机电解质SOCl2－LiA1Cl4，锂在电解质中的基本反应为： 4Li + 2SOCl2 8Li十3SOCl2 4LiCl十2SO2十S 6LiCl十Li2SO3十2S锂电极有LiCl膜的存在用电子能谱和X射线衍射等分析方法证明锂表面确实有此 膜存在，同时有少量的硫。 保护膜不溶于有机或无机电解质，从而保证锂电池的贮 存寿命锂电极的膜由双层膜组成，紧靠锂电极的是簿而致密的紧密层，它不能传导电子却具有固态离子晶体的性质；紧密 层的外层又生长一层厚而多孔的松散层。3 锂有机电解质溶液（1）对有机溶剂的要求a) 有机溶剂对锂电极应是隋性的，在电池放电时也不与正负极发生电化学反应有机溶剂分子中，如果有活泼的氢原子，或者溶剂中含有 杂质水，它们就要与锂电极反应。所以，应当除去杂质并 避免使用含有活泼氢原子的有机酸、醇、醛、酮、胺、酰 胺等有机溶剂 含有氮原子并有不饱和键的脂肪族化合物，在有锂存在时 会发生聚合反应。但选用二甲基甲酰胺、乙睛等溶剂并用LiCO4作溶质时，对锂是稳定的b) 较高的介电常数及较小的粘度有机电解质溶液比电导的主要影响因素：介电常效和粘度水溶液比电导：0.1～1.0Ω-1cm-1有机电解质溶液比电导只有水溶液的1／10~1/100溶液的比电导和单位体积中的离子数目以及离 子迁移速度之乘积成正比单位体积中的离子数取决于电解质的溶解度和它的电离程度 在介电常数为ε 的溶剂中，相距r的两个静电荷(Q1，Q2) 间的作用力可表示为F ?Q 1Q 2 4 ?? o ? r r2?r―溶剂的介电常数 ? o―真空中的介电常数r―两静电荷之间的距离F―Q1与Q2间的作用力? r 大的溶剂，离子间的相互作用力小，离子容易离解
一般来说，在介电常数小于10的溶剂中离子离解比较困难溶剂的粘度对离子的迁移速度有直接影响：粘度越大，离子迁移的阻力越大，电导越小ε /η o比值大，有机电解质溶液的比电导一般较大 η o表示无限稀时溶剂的粘度c) 沸点高，熔点低(2) 对有机电解质中溶质的要求a) 溶质与电极活性物质不起化学反应在较宽的电位范围内比较稳定 在电池放电时不与两极发生电化学反应b) 在有机溶剂中溶解度高，容易离解? 晶格能小的可溶性盐类容易溶解和离解 ? 晶格能与正负离子晶格半径总和成反比 离子越大，晶格能越小，离子间相互作用力减弱，容易电离， 同时也容易迁移，因此要选正负离子半径总和最大的盐类c)溶液浓度适宜浓度高，单位体积中离子数日增多，使比电导提高；浓度增大，使离子间、离子与溶剂之间的作用力加强， 降低了离子的迁移速度，从而使比电导下降。（3）锂电池用有机电解液a) 使用混合溶剂b) 提纯主要的杂质成分是水Li + H2OLiOH + 1/2 H2在锂电极表面生成LiOH薄膜，并放出氢气。薄膜的组成随水含量的不同而异，可能是Li2O, LOH或LiOH? 2O。这层薄膜 H是造成锂有机电解质电池有滞后现象的主要原因。 有机溶剂一旦混入水，电池活性物质的稳定性就要受到破坏。 水分在500ppm以下，对Li电极的极化特性几乎没有影响，但 对于长寿命的电池来说，水分必须降低到30ppm以下。4 锂有机电解质溶液电池负极：锂箔 正极材料：氟化物、氯化物、氧化物及SO2溶液等 锂箔制造方法： a) 滚压法 厚0.2～0.5mm的锂片，在迤障掠霉鲅孤盅乖谝蚰 网上 b) 涂膏法 银粉、镍粉及羟甲基纤维素的矿物油悬浮液涂在镍网上，加压 成型 c) 电镀法 在LiAlCl4电解液中进行电镀Li／MnO2电池(1) Li／MnO2电池的反应机理阴极反应MnO2 十 Li + e MnOOLi阳极反应Li Li+ + e电池反应MnO2 + Li MnOOLi(2)Li／MnO2电池的组成及结构负极: 锂片 正极：经热处理的电解二氧化锰粉 粉末式：MnO2粉、碳粉、合成树脂粘合剂的混合物， 加压成型 涂膏式：MnO2粉、碳粉、粘合剂调成膏状涂于集电 体上，进行热处理形成薄式电极电解液：碳酸丙烯酯和乙二酵二甲醚（也称二甲氧基乙烷）的混合溶剂，混合比为1：1；溶质为LiClO4，其浓度为1 ml／L关键:MnO2粉的热处理热处理温度影响锰粉的晶相变化，以及锰粉中MnO2和水 分的含量 250℃以下 250―350℃ 250℃以上 γ -MnO2 γ β -MnO2 β -MnO2性能：γ β -MnO2 &β -MnO2&γ -MnO2 在450℃以下锰粉中MnO2的含量随热处理温度的升高而 增加，经热处理后MnO2的含量约增加3～5％。温度达450℃时，因Mn3O4的生成而使MnO2含量降低
(3) Li／MnO2电池的特性●开路电压约为3.5V，工作电压2.9V，约为锌锰干电池的2倍●比能量250wh／kg(500wh／L)以上，约为铅酸电池的5～7倍●工作温度范围：-20～+50℃●贮存性能良好，自放电小。贮存年容量下降7～8％●贮存和放电过程中无气体析出，安全性●资源丰富，价格便宜，热处理工艺简单，适合于大量生产5.4.4 Lithium ion batteries1 概述锂电池主要问题：安全性 a) 电极反应不可逆 b) 金属锂易产生枝晶，造成电池短路 主要解决措施：a) 金属锂表面镀膜，限制金属锂的活性；b) 采用锂合金（如LiAl）； c) 采用具有开放结构的嵌入化合物材料，能允许锂离子嵌入和 脱嵌锂离子电池是在锂的电池基础上发展起来的一 种新型高能电池。它是把锂离子嵌入碳中形成负极, 取代传统锂电池的金属锂或锂合金作负极。负极材 料是石墨和焦炭等碳材料 92 日本索尼能源开发公司开始投产锂离子电池 东芝公司开始投产 三洋矩形电池投产 松下公司开始生产矩形电池 索尼公司圆筒型锂离子电池实现商品化1993 汤浅公司开始生产矩形电池 同年锂离子电池作为电动汽车的动力能源进行开发研究19951996美、法、德、加、中、韩等国开始发展锂离子电池三菱公司在北京展出第一台以锂离子电池为动力的电动汽年概念车 索尼公司与日产公司合作进行了以锂离子电池为动力的 电动汽车试车实验2 工作原理与特性正极材料：LiCoO2 LiNiO2 LiMn2O4负极材料：C电解质：LiAsF6+PCLiAsF6+PC+ECLiPF6+EC+DMC 隔膜： PP微孔薄膜、PE微孔薄膜正负极均采用锂嵌入化合物，可供锂离子(Li+)自由嵌脱的活 性物质 嵌入化合物的晶体密度低，它们或具有层状结构，或具有隧 道结构，在这些开放性结构中，锂离子“进出”自由 随锂离子嵌入和脱嵌，晶体仅发生相应的膨胀和收缩，而结 构类型基本不变 以LiCoO2为正极材料,石墨为负极材料的锂离子电池,充放电 反应式为 LiCoO2+6C Li1-xCoO2+LixC6电池的充放电过程中发生的电化学反应实际上是一种插层反插层反应：锂离子在晶体内的层间、间隙或隧道中扩散时，并不产生键的断裂和电极材料结构的重建。扩散所需要的能量很小，故锂离子在两个电极中的插层反应很容易进行充电时,Li+从正极逸出,嵌入负极;放电时Li+则从负极脱出, 嵌入正极。这种充放电过程, 恰似一把摇椅。因此,这种电池又称为摇椅电池(Rocking Chair Batteries)电池可逆性： 嵌入化合物的特殊开放结构 嵌入化合物的主要类型和插层反应A) 层状结构正极材料： LixMO2 (M=Co, Ni, Mn, Fe)LixMS2 (M=Mo, Ti, V, Fe)负极材料：LixC6LixTiS2插层反应： (+) LixMO2 Lix-yMO2 + yLi+ + ye 0≤x≤1 x＞y＞0(-) 6C + xLi+ + xeTiS2 + xLi+ + xe 总反应： LixMO2 + 6CLixC60≤x≤0.5 LixTiO20≤x≤1Lix-yMO2 + LiyC60≤x≤1 0≤y≤0.5 x＞y＞0 LixMO2 + TiS2 Lix-yMO2 + LiyTiS2 0≤x≤1 0≤y≤1 x＞y＞0B) 尖晶石结构LixM2O4 M=Mn, Ti, Ve.g. LixMn2O4 Lix-yMn2O4 + yLi+ + ye0≤x≤1.2 0≤y≤1 x＞y＞0性能特点a)体积及质量的能量密度高;b)单电池的输出电压高;c)自放电率小; d) 60℃左右的高温下也可以使用; e)不含有毒物质等3 正极材料正极材料的嵌锂化合物是锂离子的贮存库。为了获得较高的单体电池电压,应选择高电势的嵌锂化合物。一般而言,正极材料应满足: (1)在所要求的充放电电位范围内,具有与电解质溶液 的电化学相容性; (2)温和的电极过程动力学; (3)高度可逆性; (4)在空气中稳定性好(1) LiCoO2合成方法:Li2CO3 和CoCO3 按摩 尔比 Li/Co=1∶1的比 例混合 ,在 空气中700℃灼烧而成特点：可逆性、放电容量、充放电效率、电压的稳定性等好 目前正极材料主要采用LiCoO2,或在其中再添加Al、In等 元素的复合钴酸锂(2) LiNiO2层状化合物,一般是用锂盐和镍盐混合在700～850℃ 经固态反应制备。 镍与钴的性质相近, 价格为钴的1/20(3) 尖晶石型LiMn2O4锰的价格为钴的1/40 主要问题：高温容量，循环寿命 常用的合成方法：固态合成法、溶液-凝胶法、沉淀法如何克服容量在循环时下降的问题是目前LiMn2O4研究的焦点尖晶石型特别是掺杂型LiMn2O4的制备及结构与 性能的关系是今后锂离子电池电极材料研究的方向4 负极材料负极材料要求:▲ 在锂离子的反应中自由能变化小; ▲锂离子在负极的固态结构中有高的扩散率;▲ 可逆性高;▲ 有良好的离子电导率;▲ 热力学性质稳定,同时与电解质不发生反应(1) 碳材料碳负极钝化层：与有机电解质溶液作用在碳表面形成，能让电子和锂离子自由通过钝化层作用：碳电极良好的循环性能第一次充放电不可逆容量的损失高温下也可能因保护层的分解而导致电池失效或产生安全问题●石墨嵌锂石墨属离子型层间化合物理论容量：372 mAh/g实际容量：300 mAh/g主要问题: 不可逆容量损失 碳电极的锂离子不能从碳电极中脱嵌 主要原因： 溶剂分解 石墨本体内部的活性位点与锂离子反应●焦碳无定形结构特点：★ 与石墨材料相比充放电曲线的平台性较差 ★对PC类电解液的敏感程度比石墨低（如对EC和 PC初次循 环不可逆容量损失几乎相同）● 活性炭、碳纤维、炭黑石墨化碳纤维的储锂行为与石墨材料基本一致活性炭、炭黑的插锂行为与焦碳比较接近, 充放电曲线平台性较差。其中活性炭在第一次循环充放电过程中不可逆容 量损失较大, 这归因于其较高的比表面积。●化学气相沉积炭通过1000℃左右热解低分子有机物,如苯等沉积在基板上形成，与石墨结构接近储锂容量：达320 mAh/g虽然化学气相沉积炭并不像石墨那样使得 PC完全分解,然而其插锂行为受电解液组成 影响也很显著●低温热解炭一般热处理温度都在1000℃左右。1994年, 在700℃热解聚对苯, 得到的碳材料具有高达680mAh/g的可逆插锂容量。这一含量远远超过了石墨的理论容量, 因此引起了人们对低温热解碳材料的极大兴趣。随后人们采用不同的前体,在低于 1000℃的温度下陆续制备出多种具有高于理论容量 的碳材料,这类碳材料不仅具有高于石墨理论容量 的插锂能力,而且表现出不同石墨的充放电行为(2) 金属氧化物如SnO WO2 MoO2 VO2 TiO2 LixFe2O3, Li4Mn2O12 Li4Ti5O12金属锂与金属氧化物(MnO,LiFeO2,LiCoO2)反应机理(2y-x)Li+LixMOyxLi+M+eyLi2O+MLixM(x≥0)第一步形成氧化锂是不可逆反应,也是不可逆容量损失的主要原因第二步的合金化反应是可逆容量的来源如无定形复合锡基氧化物(TCO) 理论体积容量： 3200 mAh/cm3 （石墨：837 mAh/cm3）理论比容量：837 mAh/g（石墨：372 mAh/g)Fuji公司报道的这种材料可以循环500次5 电解质The most suitable liquid electrolytes:Lithium salt in cycle alkyl carbonate and chain carbonate mixed solvent systemsCommercial liquid electrolytes: LiPF6 + EC + DMC EC ethylene carbonate DMC dimethyl carbonate Ionic conductivity: 10mScm-1Electrochemical stability: extending to 5.1V vs Li6安全性(1) 电池安全装置日本在再充电电池上装了三套安全阀:正温度系数热控管内压断开开关紧急开关. 平常情况下三套开关完全关闭,紧急情况下安全开 启.第一个开关失效,第二和第三个开关自行启动美国在电池顶部配备有三种安全装置:1)在非正常的过量充电情况下,电流自动切断保证电池去活化.2)正极接头系数装置减少了正常放电时外电路容易短 路的情况. 3)卸压孔能在非正常使用的情况下,如暴露在高温或明 火情况下,仍能安全释放内压以保证电池安全(2) 电池材料选择正极材料 LiCoO2 放氧温 度/℃ 200 LiNiO2 250 LiMn2O4 400负极材料选择合适的比表面积, 一般须控制在10cm2/g以下电解液:电化学窗口宽,电化学稳定性好,与电池正负极及隔膜的 相溶性好(3) 使用中的安全措施 ? 专用保护线路,以防止过充放电流而损坏电池甚至 引起安全事故,故应依据锂离子电池的特性专门设 计充电器和充电线路 ? 在电池允许的范围和条件下使用6 展望(1) 锂离子电池与镍氢等电池的比较● ●容量大，为同等镉镍电池的2倍 荷电保持能力强。在20±5℃下 ,以开路形式贮存 30天后 ,电池的常温放电容量大于额定容量的 85%●循环寿命长“绿色”能源● 不含有镉、铅、汞这类有害物质， ● ● ●无记忆效应，可随时反复充、放电使用 重量轻，是镉镍或镍氢电池重量的 60%。 比能量高，是镉镍的 5倍，镍氢的 2倍
(2) 锂离子电池发展锂离子聚合物电池锂离子聚合物电池（LIP）以聚合物固体电解质代替液体电解质 主要优点：具有高的可靠性和加工性，可以做 成全塑结构，从而使制造超薄及自由度大的电 池的愿望得以实现 1999年，锂离子聚合物电池实现了商业化生产， 它标志着锂离子电池发展的一个新高潮的到来1、电池技术回顾1800年，Volta电堆，历史上第一套电源装置 1839年，Villiam Grove提出空气电池原理1882年，铅酸电池商品化1888年，Zn/Mn干电池商品化进入二十世纪后，电池理论和技术一度处于停滞 时期。二战后，电池技术又进入一个快速发展时期。70年代，碱性锌锰电池进一步完善80-90年代，研究重点转向二次电池? 1988年，镍-镉二次电池实现商品化 ? 1990年，Ni-MH电池商品化 ? 1992年，锂离子电池实现商品化 ? 1999年，聚合物锂离子电池进入市场。当前世界电池工业发展的3个特点：? 绿色环保电池迅猛发展，包括锂离子电池、镍氢电池等； ? 一次电池向二次电池转化，这符合可持续发展战略； 电池进一步向小、轻、薄方向发展。2、锂离子聚合物电池的市场前景近年来世界小型可充电池生产情况年份 项目 Ni/Cd 电池 10 0 10 1800 Ni/MH 电池 6.41
1090 锂离子电 池(LIB) 1.95
2790 聚合物锂 离子电池 (LIP) 试销 － 试销 － 0.02 271997产量/亿只 销售收入/亿 日元1998产量/亿只 销售收入/亿 日元1999产量/亿只 销售收入/亿 日元2000产量/亿只销售收入/亿 日元1017508.489704.4025500.101153、锂离子聚合物电池的特点锂离子聚合物电池：指电解质使用固体聚合物电解质（SPE）的锂离子电池聚合物电解质：“干态” “胶态” （大部分LIP）电池由正极集流体、正极膜、聚合物电解质膜、负极膜、负极集流体紧压复合成型，外包封铝塑复合薄膜，并将其 边缘热熔封合，得到聚合物锂离子电池特点由于电解质膜是固态的，不存在漏液问题，在电池 设计上自由度较大，可根据需要实施串联、并联或采用 双极结构 （1）先进的充电技术； （2）塑型灵活性； （3）高能量密度（3倍于Ni-MH电池）； （4）电化学稳定窗口宽，可达5V； （5）安全可靠； （6）长循环寿命，容量损失少； （7）体积利用率高； （8）广泛的应用领域聚合物电解质锂离子电池性能指标? 工作电压 3.8V? 比能量? 能量密度 ? 循环寿命 ? 自放电 ? 工作温度130Wh/Kg246Wh/L & 300 &0.1%/月 253-328K? 充电速度 ? 环境因素1h达到80%容量3h达到100%容量无毒锂离子聚合物电解质电池所用的正负极材料负极 正极石墨天然石墨LiCr0.02Mn1.98O4LiC6O2 Li4Ti5O12增塑石墨碳LiNiO2 LiMn2O4Li1.05Mn2O4 LiMnO4嵌锂碳嵌锂石墨（LixC6）嵌锂金属氧化物LiXMn2O4 LiMn2O4Li1-xMn2O4 LiNiO2 LiCoO2聚合物锂离子电池与其它可充电池的性能比较技术参数 Ni/Cd电池 Ni/MH电 池1.2 65锂离子电 池（LIB）3.6 100－160工作电压/V 质量比能量 /Wh.Kg-11.2 50聚合物锂 离子电池 （LIP） 3.7120－170体积比能量 /Wh.L-1充放寿命/次 自放电率/%.月-1 充电速率150500 25－30 1C200500 30－35 1C270－360 1C300－460&.5－1C? 目前的锂离子聚合物电池的比能量达到150Wh/Kg，如正极材料中让部分Co用Ni取代，可望将比能量值提 高到200Wh/Kg。? 从价格因素考虑，倾向于用锂锰氧代替锂镍或锂钴氧 ? （1）尖晶石型氧化锰在4.2V下稳定，因而可比Co-Ni 氧化物正极电池承受更高的电压，从而省去了复杂的 电压控制措施，节约了费用； （2）锰资源储量丰富，价格低廉，且低毒易回收。4、聚合物固体电解质高分子固体电解质在锂离子电池中既是离子迁移的通道，又起到正负极材料间的隔膜作用。 ? 聚合物固体电解质不仅具有高分子材料的柔顺性、 良好的成膜性、粘弹性、稳定性、质量轻、成本低 等优点,而且具有半导体或导体的性质,从而成为一种 极具应用前景的材料。? 聚合物固体电解质的主要应用是作为全固体电解质，1973年，Wright等首次发现了聚氧化乙烯(PEO)与碱 金属盐络合物具有离子导电性,使固体电解质的研究 进入了一个崭新的阶段。1979年，Armand等报道PEO的碱金属盐络合物在 40℃～60℃时离子传导率达10-5S/cm,且具有良好的 成膜性能,可用作锂离子电池的电解质。从此,在世界 范围内掀起了聚合物固体电解质的研究高潮。聚合物电解质隔膜性能要求：? 具有高的离子电导率（10-3S/cm）； ? 锂离子的传递系数基本不变，以消除浓度极化； ? 可以忽略的电子导电性，保证电极间有效的隔离； ? 电极材料有高的化学和电化学稳定性；? 较宽的电化学稳定窗口，0~4.5V（Li+/Li）； ? 与高电压正极材料有良好的相容性； ? 低廉的价格，合适的化学组成，环境的相容性常用离子电导率、电化学稳定窗口、锂离子 迁移数等来表征聚合物电解质膜。目前研究最多的体系：聚氧化乙烯(PEO)和碱金属(MX)组成的络合体系。 这类聚合物的主链都含有强给电子基团-醚氧官 能团,故PEO是络合效果较好的主体络合物之一。 因此高分子主体物的改性大都从改变PEO的链结构入手。? PEO在此体系中作为离子传导基质,Li+作为载流子源? 离子导电机理：在分子链的醚氧原子作用下金属盐解 离为电荷载流子,借助聚合物的近程链段运动,离子在聚合物介质中迁移而表现出离子导电性能? 离子传导产生在络合物的非晶区? 非晶态PEO络合物,从室温到100℃,电导仅提高一个数量级。 ? 结晶PEO络合物由于温度的升高，结晶相应 熔化,非晶态比例逐渐增加,电导率从10-8S/cm 增加到10-3S/cm，提高5个数量级。? 络合物中无定形部分所占的比例越大,越有利于离子传导。目前颇有潜力的聚合物电解质为凝胶电解质， 即 将锂盐溶入高介电常数有机溶剂，再将它们作为增 塑剂与高分子聚合物基体复合。 有机溶剂：碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、 碳酸二甲酯(DMC)、r-丁内酯(BL)等常用的锂盐：LiPF6 、LiN（SO2CF3 ） 2 、LiBF4 、LiAsF6、LiSO3CF3等 聚合物：聚丙烯腈（PAN）、聚甲基丙烯酸甲 酯（PMMA）、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、聚偏 氟乙烯（PVdF）等其中PAN系列的高分子电解质特别适宜于高电压正极材料，如尖晶石型LiMn2O4◆高盐聚合物体系 (Polymer in Salt)前述聚电解质可归属于Salt in Polymer体系， 其缺点是在没有小分子溶剂或增塑剂的情况下，室 温电导率很低(一般&10-5Ｓ/ｃｍ)。 1993年，Angell等人通过将很少量的聚合物熔于低 温共熔盐中，使电解质的玻璃化温度降低，同时抑 制了体系析出晶体的倾向，得到具有良好离子导电 性和粘弹性的新型固体电解质――Polymer in Salt 固体电解质 将无机超离子导体和聚合物固体电解质的优点有 效地结合起来，为研制性能更加优异的固体电解质 提供了一条全新的思路。5、聚合物锂离子电池现状1997年前是锂离子电池黄金时代，进入1998年后由 于众多公司的加入，特别是韩国和台湾的进入，供大 于求，产量增加，价格下降，销售下降。 1999年称为“锂聚合物电池元年” ，日本率先实现 了锂离子聚合物电池的商品化，从1999年1月开始月 产30万只500mAh锂离子聚合物电池，计划占领50% 的市场份额 ,每只约1300日元。索尼99年3月开始供应 540ｍＡｈ电池样品 ，每只售价 450 0日元。 三洋电器有限公司推出蜂窝电话用3.8ｍｍ厚卡式锂 聚合物电池 ,松下和索尼也推出3.6ｍｍ和3.8ｍｍ厚的。 松下1999年秋月产100万只 ,东芝2000年初月产100万只 ,索尼2000年春开始生产东芝也开发了3.6ｍｍ厚的 , 1999年底已为电话厂商供货。三菱电气和日本蓄电池公司的合资公司2000年进入锂聚合物领域 ,计划2000年财政年开始生产 ,供膝上电脑和移动电话使用。? 厦门宝龙电池有限公司于1999年12月自行设计开发了日产1万只聚合物锂离子电池的生产线，这也是世界上形成规模生产的第三条生产线。? 广东惠州TCL金能电池有限公司也于2000 年7月推出了自己的LIP5.5 Fuel cells? 1839 Grove发明燃料电池1889 Mond和Langer首次采用燃料电池60年代燃料电池成功地用于阿波罗登月飞船 ? 燃料电池是一种等温并直接将储存在燃料和氧化剂 中的化学能高效(50%～70%)、环境友好地转化为 电能的发电装置,也是一种新型的无污染、无噪音、 大规模、大功率和高效率汽车动力和发电设备1 燃料电池的工作原理和特点（1）工作原理 燃料电池将燃料氧化反应所释放的化学能直接转 化为电能与一般电池不同的是, 在燃料电池中燃料及氧化剂(空气与氧气)可以连续不断地供给电池, 反应产物可以连续不断地从电池排出, 同时连续不断地输出电能和热能。燃料电池可视为一种特殊的发电装置。(-) ReOelectrolyteOOx (+)(+) 氧化剂 氧（空气），过氧化氢(-) H2 肼，烃electrolytes: KOH, H3PO3, membranes不同燃料电池的基本反应都是燃烧反应e.g. (-) H2OelectrolyteOO2 (+)(-)(+)H22H+ + 2e2H2OO2 + 4H+ + 4e2H2 + O22H2O
(2) 燃料电池的特点A 能量转化效率高 在燃料电池中,燃料不是被燃烧变为热能,而是直 接发电, 不受卡诺热机效率的限制 理论上能量转化效率在90%以上, 实际效率可望 在80%以上 理论转换效率：? ??G ?H?1?T?S ?H实际转换效率B 比能量和比功率高封闭体系蓄电池与外界没有物质的交换, 比能量 不会随时间变化,但是燃料电池由于不断补充燃料, 随着时间延长,其输出能量也越多C 污染小D 可靠性高电池组合是模块结构, 维修方便; 处于额定功率以上过载运行时,它也能承受而效率变化不大;当负载有变化时,它的响应速度也快E 适用能力强可以使用多种初级燃料,包括火力发电厂不宜使用的低质燃料 设备占地面积小,建设工期短2 燃料电池分类按燃料的类型可分为：1）直接型：直接燃料低温型(200℃) 中温型(200～750℃) 高温型(750℃)3种 2）间接型：重整燃料（如天然气、煤等） 3）再生型：产物再生为反应物 直接型和再生型燃料电池类似于一般的一次电 池和二次电池按电解质的种类可分为? 碱性氢氧燃料电池(ＡＦＣ) ? 磷酸盐型燃料电池(ＰＡＦＣ)? 固体氧化物型燃料电池(ＳＯＦＣ)? 熔融碳酸盐型燃料电池(ＭＣＦＣ) ? 聚合物离子膜型燃料电池(ＰＥＭＦＣ)
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