什麼才是綠色環保電池?

發佈日期: 2011 年 06 月 21 日 10:55 | 作者: | 分類: 綠能知識

綠色環保電池是指近年來已投入使用或正在研製、開發的一類高性能、無污染電池。目前已經大量使用的金屬氫化物鎳蓄電池、鋰離子蓄電池和正在推廣使用的無汞鹼性鋅錳原電池和可充電電池以及正在研製、開發的鋰或鋰離子塑膠蓄電池和燃料電池等都屬於這一範疇。此外,目前已廣泛應用並利用太陽能進行光電轉換的太陽電池(又稱光伏發電),也可列入這一範疇。

金屬氫化物鎳蓄電池(Ni-MH)與鎘鎳蓄電池(Ni-Cd)有相同的工作電壓(1.2V),但由於採用稀土合金或TiNi合金貯氫材料作為負極活性物質,取代了致癌物質鎘,不僅使這種新型電池成為一種綠色環保電池,而且使電池的比能量提高了近40%,達到60-80Wh/kg和210-240Wh/L。這種電池是90年代初逐步實現產業化,並且首先使用於手機電池。目前雖然它在手機上的主導地位逐步被鋰離子電池取代,但是在歐美手機應用中,其市場佔有率仍在50%左右。

鋰離子蓄電池(Li-ion)系由可使鋰離子嵌入及脫嵌的碳作負極,可逆嵌鋰的金屬氧化物作正極(LiCoO2、LiNiO2或LiMn2O4)和有機電解質構成,其工作電壓為3.6V,因此一個鋰離子電池相當於三個鎘鎳或金屬氫化物鎳電池。由此這種電池的比能量是可以超過100Wh/kg和280Wh/L,又大大超過了金屬氫化物鎳蓄電池的比能量。鑒於以上優點,自1993-2000年短短的幾年中,其生產量和使用量以極高的速度增長。

鹼性鋅錳乾電池(alkaline)較同尺寸普通乾電池具有更高的容量,並具有大電流放電的能力。近年來已應用了無汞鋅粉,因此使這種電池成為一種綠色電池,並成為原電池中的主流產品,目前鹼性鋅錳乾電池仍然是BP機使用最多的電源。同時,世界各國也關注這種電池的可充性,美國一家公司已推出可充堿錳電池,產品應用緩慢增長中。這種電池保持了原電池的放電特性,而且能再充電使用幾十次至幾百次(深充放電迴圈壽命約25次)。

鋰塑膠蓄電池(LIP)是金屬鋰為負極,導電聚合物作電解質的新型電池,其比能量已達到170Wh/kg和350Wh/L。鋰離子塑膠蓄電池則是將目前鋰離子蓄電池中的有機電解液貯存於一種聚合物膜中,或是使用導電聚合物為電解質,使電池中無游離電解液。這種電池可以用鋁塑膠複合膜實現熱壓封裝,具有重量輕、形狀可任意改變,安全性更好的特點。

燃料電池(FC)則是一種利用燃料(如氫氣或含燃料)和氧化劑(如純氧或空氣中的氧)直接連續發電的裝置,由於避開了卡諾迴圈的限制,這種發電裝置不僅效率高(電化學反應轉換效率可高達40%以上),且無污染氣體排出,因此是未來的高效和清潔發電方式。國內外許多公司都在致力於發展適合手機、筆記本電腦的PEM燃料電池,一旦投入應用,其經濟效益極大。

密封鉛酸蓄電池是鉛酸蓄電池的一種。

以下新型綠色電池技術和相關產業發展尤為迅速。

1.貯氫材料及金屬氫化物鎳蓄電池-鎳氫電池(Ni-MH Recha?geable Battery)

2.鋰離子嵌入材料及液態電解質鋰離子蓄電池

3.聚合物電解質鋰蓄電池或鋰離子蓄電池

4.鋅空氣電池和PEM燃料電池

除以上外,針對我國通信產業的高速增長,我國電池工業界正以極高的速度推動環保型無汞鹼性鋅錳原池及可充電電池和密封鉛酸蓄電池的技術發展及擴大應用市場。

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