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1、锂-二氧化锰电池介绍,锂-二氧化锰电池原理介绍,锂-二氧化锰电池(Lithium-manganese dioxide、Li-MnO2)锂-二氧化锰电池以经过特殊工艺处理的二氧化锰为正极活性物质,以高电位、高比能量的金属锂为负极活性物质,电解液采用导电性能良好的有机电解质溶液,电池结构有全密封和半密封两种组成形式。电池负极反应:Li Li+e 正极反应:MnO2+Li+eMnO2(Li+)总反应:Li+MnO2 MnO2(Li+)。锂-二氧化锰电池的反应机理不同于一般电池,在非水有机溶剂中,负极锂溶解下的锂离子通过电解质迁移进入到MnO2的晶格中,生成MnO2(Li+)。Mn由+4价还原为+3价
2、,其晶体结构不发生变化。锂的电极电位:-3.045V,锂-二氧化锰电池是锂系列一次电池中价格最低、安全性最好的电池品种。开路电压在3.3V左右,负载电压在2.8V,标称电压为3.0V,截止电压是2.0V,放电电压比较平稳,适合大功率放电,锂-二氧化锰电池的分类,Li-MnO2 扣式电池Li-MnO2 柱式电池(能量型电池)Li-MnO2 柱式电池(功率型电池)Li-MnO2 方型电池(9V)Li-MnO2 薄型电池,锂-二氧化锰电池的外型,Li-MnO2 扣式电池,Li-MnO2 扣式电池,扣式电池锂负极为圆片(圆形锂片,或带状锂挤压成圆形),中间用非编织聚丙烯(PP)隔膜隔开,隔膜浸透了电解
3、液,电池采用卷边压缩密封。电池壳体用作正极端子,而盖子用作负极端子。如CR2032,“20”代表扣式电池的直径,20mm“32”代表扣式电池的高度,3.2mm,Li-MnO2 柱式电池(能量型电池),碳包式电池是两种圆柱形锂二氧化锰电池的一种,由于采用厚的电极和最大量的活性物质,使电池具有最大的比能量。但是由于限制了电极表面积,从而也限制了电池的放电能力,使其只能用于低电流用途。电池盖上有一个安全阀,一旦出现机械或电滥用事件可以释放电池内的压力。除了卷边密封电池外,还可以制成焊接式密封电池,这些电池具有10年贮存寿命,因而可以用于储存器备用电源和其他低电流用途。此为能量型。,Li-MnO2 柱
4、式电池(功率型电池),这种设计专门用于高电流脉冲应用和连续高电流放电的场合。锂负极和正极(在导电网上的薄型、涂膏式电极)与在两个电极间的微孔聚丙烯隔膜卷绕成“胶卷”状结构。此设计使电极表面积增大,从而提高了电池的放电率能力。高电流卷绕式结构电池带有一个安全阀,可以在电池遇到滥用事件时释放压力,许多这种电池也装有可恢复的正温度系数(PTC)器件,能够限制电流和防止因短路造成的事故发生。,Li-MnO2 柱式电池(功率型电池),Li-MnO2 柱式电池(功率型电池),CR17335“17”代表柱式电池的直径,17mm“335”代表扣式电池的高度,33.5mm CR123A,为最常见的柱式电池,直径
5、:17mm 高度:34.5mm CR-P2,2CR5为2只CR123A或CR17335串联组合。,Li-MnO2 方型电池(CR9V),Li/MnO2体系已经设计成9V电池组,其容量为1200mAh,由三只软包薄型电池串联而成。特别适用于烟雾报警器,可以使用十年。还有一种容量为800mAh(由3只圆柱1/2AA电池串联组成),结构符合ANSI1604标准,可以与同尺寸传统锌电池进行互换,电池组外壳可采用了一个超声波焊接密封的塑料盒,也可采用超声波焊接密封的不锈钢。,Li-MnO2 薄型电池,采用薄型软包电池外包装,使电池质量和成本降低。其中一种途径是使用热封装薄膜包装的方形电池结构取代金属壳体
6、包装。这种结构的锂锰电池是使用在有源电子标签中一个很好的选择,寿命在5-10年,容量和体积形状可以自由设计,厚度可以设计到最薄为1mm左右。,Li-MnO2电池性能特性,锂二氧化锰电池比能量高,单体电压高,工作电压在 使用温度广(-20+60)性能稳定,自放电小,可以大电流放电 贮存寿命长(室温下可以贮存10年以上),放电电压平稳,无电压滞后现象高安全性、高可靠性、无公害,Li-MnO2电池商用特性,价格比较低廉:正极活性物质二氧化锰采用电解二氧化锰,是锂电池正极活性物质中比较廉价的一种,可以大量推广应用 电池电性能优良:其比能量是干电池的510倍(约230wh/kg或500wh/l),负荷电压为2.8v,放电电压比较平稳。可以在-20+60范围内工作 电池贮存寿命长:在常温条件下电池贮存寿命超过10年,年容降约1%电池安全可靠:电池在贮存和放电过程中无气体析出,安全性好 电池品种繁多:电池包括扣式电池、柱式电池、矩形电池三大类,每类都还有尺寸和结构各异的电池,容量从几十毫安时到上百安时不等。所以可以满足多种应用的要求。,Li-MnO2电池应用,可广泛用于无线电通信、便携式电脑、摄录象机、医疗器械、航模动力和遥控、仪器仪表、家用小型电器、玩具及助动车电源等。,