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镍基电池

碱性镍基电池主要包括有镍镉电池、镍锌电池和镍氢电池。其中镍镉电池已经在诸多领域得到广泛应用，但废旧的镍镉电池存在镉污染的风险，大大限制了其应用，欧盟各国已禁止将镍镉电池用于动力电池，基本处于淘汰边缘；镍锌电池在充电时，负极锌容易产生枝晶，而导致隔膜穿刺，影响电池的使用寿命；相比之下，镍氢电池是综合性能最佳的动力电池。目前镍氢电池已经广泛应用于商业化的电动汽车。

镍氢电池是由氢离子和金属镍组成的电池，正极活性物质为氢氧化镍，负极活性物质为贮氢合金，电解液采用6 M的氢氧化钾溶液。其电化学式可表示为：

（-）M/MH︱KOH︱Ni（OH）2/NiOOH（+）充电时，KOH电解液中的氢离子（H+）会释放出来，由储氢合金吸收，正极由Ni（OH）2变成NiOOH和H2O；放电时氢气在负极上被消耗掉，正极由NiOOH变成Ni（OH）2。

镍氢电池具有高比能和高比功率的特性，其比能量较铅酸电池提高了3倍；比功率较铅酸电池提高了近10倍。除此之外，镍氢电池还具有较好的过度充放电耐受性和热性能，因此具有较高的安全可靠性能。充电快、环保污染、寿命长等也是镍氢电池的优点。

但是，由于原材料镍和储氢合金非常昂贵，因此镍氢电池的成本较高，价格成为制约镍氢电池发展的主要因素。镍氢电池在电动汽车领域的应用已经表现出局限性。

锂离子电池

锂离子电池研究始于1990年Nagoura等人研制成的以石油焦为负极、以钴酸锂为正极的锂离子电池；同年日本Sony和加拿大Moli两大电池公司宣称将推出以碳为负极的锂离子电池；1991年，日本索尼能源技术公司与电池部联合开发了以聚糖醇热解碳（PFA）为负极的锂离子电池；1993年，美国Bellcore公司首先报道了聚合物锂离子电池。

锂离子电池是指其中的Li+反复嵌入和脱嵌正负极材料的一种高能二次电池。通常由下述元件组成：

（1）负极，在放电时发生氧化反应，应用较多的是碳材料；

（2）正极，放电时发生还原反应，采用较多的是过渡金属氧化物，如LiCoO2；

（3）电解液，为离子运动提供运输介质；

（4）隔膜，为正负极提供电子隔离。通常用铝箔作为正极集流体，用铜箔作为负极集流体。

与其他动力电池相比，锂离子电池的优势十分明显：

1）能量密度大，体积比能量和质量比能量分别可达300 Wh/cm3和125 Wh/kg，最高可达350 Wh/cm3；

2）平均输出电压高（约3.9 V），为Ni-Cd、Ni-MH电池的3倍；

3）输出功率大；

4）自放电小，每月在10%以下，不到Ni-CdNi-NH自放电的一半；

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