什么是锂离子电池,其工作原理是什么?

2020-09-09      1125 次浏览

其实经典的电化学命名规则,充电电池的命名应该是正极在前、负极在后,这样该电池体系应该命名为氧化钻锂-石墨充电电池。但大家可以发现名字太难记了,由于充放电过程是通过锂离子的移动实现的,日本人便将其命名为锂离子电池,简称为锂电。


一般来说,锂离子电池重要包括正极、负极、隔膜和电解液四个组成部分。正极材料一般都是一些富锂的层状化合物,目前常见的商用正极材料重要有钴酸锂(LiCoO2)、锰酸锂(LiMn2O4)、磷酸铁锂(LiFePO4)以及三元材料(LiMnxCo1-x-yNiyO2)等;而负极材料则重要是一些具有嵌锂电位的单质或者化合物,大致重要可以分为碳类负极材料和非碳类负极材料;隔膜重要是用来防止正负极的直接接触而导致短路,一般为不导电的高强度薄膜化的聚烯烃多孔膜,如PP、PE、PP/PE、PP/PE/PP等,它具有一定的孔径和孔隙率,保证低电阻和高离子电导率。电解液是锂离子在电池正负极传输的载体,电解质溶液通常使用的电解质是LiPF6,LiClO4等,溶剂重要有EC、DMC、PC和ClMC等。


锂离子电池充电时,Li+从正极的富锂层状化合物中脱出,通过电解液,透过隔膜嵌入到负极材料中,这时负极变成了富锂状态,正极为贫锂状态;而放电的过程则相反,Li+首先从负极材料中脱出,经由电解液再返回到正极,此时电子经外电路从负极流向正极,从而使整个充放电过程中的电荷达到守恒。由于Li+可以在正负极材料中反复地嵌入与脱出,使锂离子电池可以被循环使用;而且假如用一些石墨类的负极材料代替了金属锂,可以防止了锂枝晶的出现,从而提高了锂离子电池的安全性能。


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