高能電池的種類(lèi)

1、以鎂作負極活性物質(zhì)的鎂干高能電池:其結構與鋅-錳干電池基本相同。鎂的標準電極電勢比較低，電化學(xué)當量小，具備了作為高能電池負極活性物質(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，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(cháng)時(shí)間的間歇放電。

2、金屬-空氣高能電池:以空氣中的氧氣作為正極活性物質(zhì)，金屬作為負極活性物質(zhì)的電池。

3、鋰-非水電解質(zhì)溶液高能電池:鋰的電化學(xué)當量約為鎂的二分之一，因此作為高能電池的負極，鋰比鎂更優(yōu)越。但鋰與水要激烈反應，須采用有機溶劑或非水的無(wú)機溶劑來(lái)配制電解質(zhì)溶液，再加入無(wú)機鹽使之導電。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250瓦時(shí)/千克。由于有機電解質(zhì)溶液的比電導小，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－硫化物電池在重負荷下放電，特別當外部短路時(shí)還會(huì )發(fā)生爆炸。

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

通過(guò)導電陶瓷管進(jìn)入正極與硫發(fā)生反應形成多硫化物。當負極的鈉耗盡的時(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100瓦時(shí)/千克,充放電循環(huán)壽命可達2000個(gè)深放電循環(huán)，因此特別適于用作車(chē)輛的電力電池。

5、鋰高溫高能電池：以鋰為負極，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，因此鋰高溫高能電池與鈉－硫電池合稱(chēng)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將向以鋰合金為負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，其電池反應為4LiAl+FeS2─→2Li2S+Fe+4Al