简介

锂-二氧化锰电池的工作原理

锂/二氧化锰电池结构(1、钱币型电池 2、圆柱形碳包式电池 3、圆柱形卷绕式电极Li/MnO2电池 4、9V电池组 5、薄型电池)

锂锰电池的运输规则

简介

锂锰电池：全称锂-二氧化锰电池（Lithium-manganese dioxide、Li-MnO2)。锂锰原电池是用锂金属作为阴极和阳极二氧化锰，与锂盐溶解在有机溶剂中。小型锂电池是很常用的，便携式电子设备，如掌上电脑，手表，摄像机，数码相机，温度计，计算器，笔记本电脑的BIOS，通讯设备，遥控车门锁。他们有许多形状和大小，与常见的品种，3伏的“硬币”型锰品种，一般直径为20毫米和1.6-4毫米厚。许多这些设备的重型电力需求，使锂离子电池的一个特别有吸引力的选择。锂电池，特别是可以很容易地支持短暂的，沉重的设备，如数码相机目前的需求，和他们保持一个较长的时间比碱性电池的电压较高。

锂-二氧化锰电池的工作原理

锂-二氧化锰电池以经过特殊工艺处理的金属锂为正极活性物质，以高电位、高比能量的二氧化锰为负极活性物质，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。当然，全密封的安全性和保存期都要比半密封的好一些。

锂-二氧化锰电池负极是二氧化锰，正极活泼性物质是金属锂。电解质是无机盐高氯酸锂（LiClO4），溶于碳酸丙烯酯（PC）和1、2-二甲氧基乙烷（DME）的混合有机溶剂中，其化学表达式为：

(-) Li / LiClO4—PC+DME / MnO2 (+)电池正极反应：Li → Li+ + e 负极反应：MnO2 + Li+ + e→MnO2（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，正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，其晶体结构不发生变化。

锂，原子序数3，位于元素周期表第一主组的第一位，在已知的金属中原子量最轻（6.94），电极电位最负（-3.045V），元素名来源于希腊文，原意是“石头”。1817年由瑞典科学家阿弗韦聪在分析透锂长石矿时发现。由于其电位最负，与适当的正极材料匹配构成的电池具有优越的电性能。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/二氧化锰电池结构

Li/MnO2电化学体系可以按不同的设计和机构来制造，以适应不同用途对小型化、轻型化移动电源的多方面要求。它可以有多种结构形式，包括钱币式、碳包式、卷绕式和方形电池组体。

1、钱币型电池

二氧化锰片对着锂圆盘负极，中间用非编织聚丙烯隔膜隔开，隔膜侵透了电解质。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。这种钱币式电池保持寿命是3年。

电池的放电反应

负极反应: Li→Li+ +e-

正极反应:Mn+4O2+ Li+ +e-　→ Mn+3O2(Li+)

总放电反应:Mn+4O2+ Li　→ Mn+3O2(Li+)

锂-二氧化锰电池的开路电压约为 3V，放电电压平稳是它的一大特点。

一.电池的主要性能

1.高电压和高能量密度

锂-二氧化锰电池的电压高达3V以上，是普通电池的两倍，这对用电器来说，就意味着可节省电源空间和减轻重量。

2.优良的放电性能

即使经过长期的放电，它仍保持稳定的工作电压，这大大地改善了用电器的可靠性使用电器达到免维护（基本不必更换电池）的程度。

3.优越的温度特性

优质、导电性能良好的有机电解质溶液的应用，使电池能在-20℃～60℃温度范围内正常地工作，经过特殊工艺及配方，还可以满足-40～80℃的工作温度要求。

4.良好的防漏性能

可靠的密封结构和采用优质的电液及正、负极活性物质，使电池具有良好的防漏性能。

5.长寿命的工作特性

由于有机物与锂的作用，在锂负极的表面上形成一保护膜层，这是锂电池能长时间保持其性能不变的根本原因，再加上精密、可靠的电池密封结构以及高稳定性活性物质的使用，使电池自放电的年容降率能控制在低于2%的水平。

二.电池的应用

锂锰扣式电池广泛地适应用于计算机主机板、移动通信、C－MOS、S－RAM及电子记忆系统。作为支撑电源，应用在手表、照相机、电话机、电饭煲、计算器、打卡机、电子记事簿、血糖测试仪、耳温枪、遥控器、电子闪光产品、电子闪光波鞋灯等日常电子产品。

2、圆柱形碳包式电池

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。

3、圆柱形卷绕式电极Li/MnO2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）与配置在两个电极间的微孔聚丙烯隔膜以前卷绕成“胶卷”状结构。采用该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。

4、9V电池组

Li/MnO2体系已经设计成9V电池组，其容量为1200mAh，特别适用于烟雾报警器，可以使用十年。还有一种容量为800mAh，结构符合ANSI1604标准，可以与同尺寸传统锌电池进行互换，该电池组由三只方形单体电池构成（此为容量1200mAh），电极设计充分利用了内部空间（另外一种是有3只圆柱1/2AA组成，容量为800mAh）。ABLE电池组外壳采用了一个超声波焊接密封的塑料盒，Ultrlife电池组外壳采用超声波焊接密封的不锈钢。

5、薄型电池

一种电池设计概念是采用轻型电池包装，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6mm。

锂锰电池的运输规则

按照《危险性商品运输的联合国推荐规范》第188部分的“特殊条款”（UN Recommendations on the Transport of Dangerous Goods / Special Provision 188）所规定：“如果锂电池在运输过程中避免了电池之间的相互短路和在包装上具有适当的安全防护，电池中锂金属的量不超过1.0克的锂电池被视为安全性商品”。

锂-二氧化锰扣式电池一般都能符合此运输规范的各项技术要求。锂锰C型CR26500以及D型34615以及更大型号的锂锰柱式和组合电池运输就要特别注意和有关系了。不能上客机运输，专门运输货物的飞机是可以的，一般都要有MSDS才能让快递和货运或者海关接受运输条件。