锂离子电池原理(锂电池的工作原理)

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锂离子电池工作原理

锂离子电池原理(锂电池的工作原理)

锂离子电池以碳素材料为负极,以含锂的化合物作正极,没有金属锂存在,只有锂离子,这就是锂离子电池。锂离子电池是指以锂离子嵌入化合物为正极材料电池的总称。锂离子电池的充放电过程,就是锂离子的嵌入和脱嵌过程。

在锂离子的嵌入和脱嵌过程中,同时伴随着与锂离子等当量电子的嵌入和脱嵌(习惯上正极用嵌入或脱嵌表示,而负极用插入或脱插表示)。在充放电过程中,锂离子在正、负极之间往返嵌入/脱嵌和插入/脱插,被形象地称为“摇椅电池”。

当对电池进行充电时,电池的正极上有锂离子生成,生成的锂离子经过电解液运动到负极。而作为负极的碳呈层状结构,它有很多微孔,达到负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中,嵌入的锂离子越多,充电容量越高。

同样,当对电池进行放电时(即我们使用电池的过程),嵌在负极碳层中的锂离子脱出,又运动回正极。回正极的锂离子越多,放电容量越高。

电池的组成部分

(1)正极——活性物质一般为锰酸锂或者钴酸锂,镍钴锰酸锂材料,电动自行车则普遍用镍钴锰酸锂(俗称三元)或者三元+少量锰酸锂,纯的锰酸锂和磷酸铁锂则由于体积大、性能不好或成本高而逐渐淡出。导电集流体使用厚度10-20微米的电解铝箔。

(2)隔膜——一种经特殊成型的高分子薄膜,薄膜有微孔结构,可以让锂离子自由通过,而电子不能通过。

(3)负极——活性物质为石墨,或近似石墨结构的碳,导电集流体使用厚度7-15微米的电解铜箔。

(4)有机电解液——溶解有六氟磷酸锂的碳酸酯类溶剂,聚合物的则使用凝胶状电解液。

(5)电池外壳——分为钢壳(方型很少使用)、铝壳、镀镍铁壳(圆柱电池使用)、铝塑膜(软包装)等,还有电池的盖帽,也是电池的正负极引出端[3]。

以上内容参考百度百科-锂离子电池

锂电池的工作原理

锂电池分为锂金属电池和锂离子电池两种。

1、锂金属电池

锂金属电池一般是使用二氧化锰为正极材料、金属锂或其合金金属为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。放电反应原理为:Li+MnO2=LiMnO2

2、锂离子电池

锂离子电池一般是使用锂合金金属氧化物为正极材料、石墨为负极材料、使用非水电解质的电池。充电正极上发生的反应为:LiCoO2==Li(1-x)CoO2+XLi++Xe-(电子);充电负极上发生的反应为:6C+XLi++Xe-=LixC6;充电电池总反应:LiCoO2+6C=Li(1-x)CoO2+LixC6

扩展资料:

相较于以化石燃料为基础的传统能源供给方式,锂电池的出现打破了以往的碳基供能方式,减少了碳排放量,为可持续发展提供了新路径。

从上世纪90年代开始,锂电池开始进入市场,逐渐成为电器和IT终端设备的动力选择。更小的体积、更稳定的性能、更好的循环性,使锂电池逐渐遍布人们日常生活的各个方面,助力人类向清洁世界迈出重要一步。

参考资料来源:百度百科——锂电池

参考资料来源:人民网——人民日报新知:锂电池助推能源革新

锂离子电池的工作原理

锂离子电池的工作原理是充电和放电。当电池充电时,锂离子在电池正极形成,锂离子通过电解液到达负极。负碳呈层状结构,有许多微孔。到达负极的锂离子被嵌入碳层的微孔中。锂离子嵌入越多,充电容量越大。同样的道理,当电池放电时(我们使用电池的过程),嵌在负极碳中的锂离子就会出来,并回到正极。锂离子越回到正极,放电容量越大。我们通常所说的电池容量是指放电容量。

锂离子电池的优点

1、锂离子电池电压平台高:单体电池的平均电压为3.7V或3.2V,约等于3只镍镉电池或镍氢电池的串联电压,便于组成电池组。

2、具有高储存能量密度:相对其他电池而言锂离子电池能量密度很高,目前已达到460-600Wh/kg,约为铅酸电池的6~7倍。这就意味着在相同电荷容量下,锂离子电池重量更轻。据计算相同体积下重量约为铅酸产品的1/5~1/6。

3、使用寿命相对较长:锂离子电池的使用寿命可达到6年以上。以磷酸亚铁锂为正极的锂离子电池为例,在1C充放电倍率下,循环周期的*纪录可达1000次。

4、具备高功率承受力:电动汽车锂离子电池用的磷酸亚铁锂离子电池*充放电倍率可以达到15C-30C,这非常适合动力汽车高强度的启动和加速。

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