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鋰電池的結(jié)構(gòu)和工作原理

鉅大鋰電  |  點(diǎn)擊量:0  |  2022年06月07日  

詳細(xì)分析鋰離子電池的結(jié)構(gòu)和工作原理


鋰離子電池分為鋰離子電池和鋰離子電池。手機(jī)和筆記本電腦都使用鋰離子電池。真正的鋰離子電池非常危險,很少用于日常電子產(chǎn)品中。


鋰離子電池是一種可充電電池,其工作原理是鋰離子在正極和負(fù)極之間移動。在充放電過程中,Li+在兩個電極之間來回嵌入和去嵌入。在可充電電池中,鋰離子從正極脫嵌,通過電解液嵌入負(fù)極。負(fù)極處于富含鋰的狀態(tài)。當(dāng)卸貨時,情況正好相反。一般來說,以鋰為電極的電池是現(xiàn)代高性能電池的代表。


鋰離子電池是如何工作的


鋰離子電池以碳材料為負(fù)極,以含鋰化合物為正極,沒有金屬鋰,只有鋰離子,這就是鋰離子電池。鋰離子電池是指鋰離子嵌入化合物作為陰極材料電池。鋰離子電池的充放電過程就是鋰離子的嵌入和去嵌入過程。鋰離子的包埋和去包埋伴隨著鋰離子等等價電子的包埋和去包埋(傳統(tǒng)上正極用包埋或去包埋表示,負(fù)極用包埋或去包埋表示)。在充放電過程中,鋰離子在正極和負(fù)極之間來回插入/脫嵌和插入/脫插,就是俗稱的搖椅電池。


當(dāng)電池充電時,鋰離子在電池正極形成,鋰離子通過電解液到達(dá)負(fù)極。負(fù)碳呈層狀結(jié)構(gòu),有許多微孔。到達(dá)負(fù)極的鋰離子被嵌入碳層的微孔中。鋰離子嵌入越多,充電容量越大。同樣地,當(dāng)電池放電時(我們使用電池的過程),嵌在負(fù)極碳中的鋰離子就會出來并回到正極。陰極鋰離子越多,放電容量越大。


鋰離子電池的充電電流一般設(shè)定在0.2c到1C之間。電流越高,充電越快,電池發(fā)熱越高。更重要的是,假如電池充滿太多的電流,容量是不夠的,因?yàn)殡姵貎?nèi)部的電化學(xué)反應(yīng)要時間。就像倒啤酒相同,倒得太快會出現(xiàn)泡沫和不滿。


關(guān)于電池來說,正常使用是放電的過程。


鋰離子電池放電要注意以下幾點(diǎn):


第一,放電電流不宜過大,否則會因電池內(nèi)熱而造成永久性損壞。在手機(jī)上,這是沒有問題的,不能考慮。


第二,不要過量放電!鋰離子電池最怕過放電,一旦放電電壓低于2.7V,就可能導(dǎo)致電池報廢。幸運(yùn)的是,手機(jī)電池的內(nèi)部已經(jīng)安裝了保護(hù)電路,電壓不夠低,不足以損壞電池,保護(hù)電路會起用途,停止放電。從圖中可以看出,電池的放電電流越大,放電容量越小,電壓降越快。


鋰離子電池結(jié)構(gòu)


正極:活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑、溶劑、粘合劑、基質(zhì)。


當(dāng)電池放電時,從外部電路接收電子的電極,并發(fā)生還原反應(yīng)。通常是高電位電極。鋰鈷酸鋰離子電池,鋰錳酸鋰電極。


負(fù)極:活性材料(石墨、MCMB、CMS)、粘合劑、溶劑、基質(zhì)。


當(dāng)電池放電時,將電子帶到外部電路的電極被氧化。它通常是一個低電位電極,是鋰離子電池中的石墨電極。


隔膜


膜片是放置在兩極之間作為電極間屏障的裝置,以防止兩極活性物質(zhì)之間的直接接觸導(dǎo)致電池短路。但是薄膜仍然要能夠讓帶電離子通過形成通道。

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