20、常温锂阳极储备电池：特性、化学原理与性能解析

常温锂阳极储备电池：特性、化学原理与性能解析

1. 锂阳极储备电池的一般特性

锂金属作为储备电池的阳极，相较于传统储备电池具有显著的能量优势。锂的高电位和低当量重量（3.86 Ah/g），使得锂储备电池的工作电压接近传统水系电池的两倍。不过，由于锂在水系电解质中具有高反应活性，除特殊的锂 - 水和锂 - 空气电池外，锂电池必须使用与锂不发生反应的非水系电解质。

常见的常温活性（非储备）锂电池体系中，Li/SO₂、Li/V₂O₅、Li/SOCl₂和Li/LiₓCoO₂展现出较高的能量密度和倍率性能，其放电特性为储备电池的设计提供了重要参考。下面是这些体系在20°C时的性能对比：
| 体系 | 电压（V） |
| — | — |
| Li/SOCl₂ | 3.6 |
| Li/V₂O₅ | 3.4 |
| Li/SO₂ | 2.9 |
| Li/LiₓCoO₂（x ≈ 0.4 - 0.5） | 4.0 |

储备电池的设计特点是在使用前，电解质与电极活性材料物理分离，并储存在储液罐中。这种设计使得电池在非活性状态下储存超过14年后，输出性能基本不受影响。但与活性锂原电池相比，储备电池的能量密度可能会降低多达50%，主要原因在于激活装置和电解质储液罐的存在。

在选择用于储备电池的锂阳极电化学体系时，除了考虑电解质溶液的物理性质和放电条件下的性能外，电解质的稳定性以及与储液罐材料的兼容性也至关重要。

2. 锂阳极储备电池的化学原理

2.1 锂/五氧化二钒（Li/V₂O₅）电池

该体系的基本电池结构包括锂阳极、微孔聚丙烯膜隔膜和通常由90% V₂