详细分析锂离子电池的结构和工作原理

2020-12-15      1154 次浏览

详细分析锂离子电池的结构和工作原理


锂离子电池分为锂离子电池和锂离子电池。手机和笔记本电脑都使用锂离子电池。真正的锂离子电池非常危险,很少用于日常电子产品中。


锂离子电池是一种可充电电池,其工作原理是锂离子在正极和负极之间移动。在充放电过程中,Li+在两个电极之间来回嵌入和去嵌入。在可充电电池中,锂离子从正极脱嵌,通过电解液嵌入负极。负极处于富含锂的状态。当卸货时,情况正好相反。一般来说,以锂为电极的电池是现代高性能电池的代表。


锂离子电池是如何工作的


锂离子电池以碳材料为负极,以含锂化合物为正极,没有金属锂,只有锂离子,这就是锂离子电池。锂离子电池是指锂离子嵌入化合物作为阴极材料电池。锂离子电池的充放电过程就是锂离子的嵌入和去嵌入过程。锂离子的包埋和去包埋伴随着锂离子等等价电子的包埋和去包埋(传统上正极用包埋或去包埋表示,负极用包埋或去包埋表示)。在充放电过程中,锂离子在正极和负极之间来回插入/脱嵌和插入/脱插,就是俗称的摇椅电池。


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。同样地,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。阴极锂离子越多,放电容量越大。


锂离子电池的充电电流一般设定在0.2c到1C之间。电流越高,充电越快,电池发热越高。更重要的是,假如电池充满太多的电流,容量是不够的,因为电池内部的电化学反应要时间。就像倒啤酒相同,倒得太快会出现泡沫和不满。


关于电池来说,正常使用是放电的过程。


锂离子电池放电要注意以下几点:


第一,放电电流不宜过大,否则会因电池内热而造成永久性损坏。在手机上,这是没有问题的,不能考虑。


第二,不要过量放电!锂离子电池最怕过放电,一旦放电电压低于2.7V,就可能导致电池报废。幸运的是,手机电池的内部已经安装了保护电路,电压不够低,不足以损坏电池,保护电路会起用途,停止放电。从图中可以看出,电池的放电电流越大,放电容量越小,电压降越快。


锂离子电池结构


正极:活性物质、导电剂、溶剂、粘合剂、基质。


当电池放电时,从外部电路接收电子的电极,并发生还原反应。通常是高电位电极。锂钴酸锂离子电池,锂锰酸锂电极。


负极:活性材料(石墨、MCMB、CMS)、粘合剂、溶剂、基质。


当电池放电时,将电子带到外部电路的电极被氧化。它通常是一个低电位电极,是锂离子电池中的石墨电极。


隔膜


膜片是放置在两极之间作为电极间屏障的装置,以防止两极活性物质之间的直接接触导致电池短路。但是薄膜仍然要能够让带电离子通过形成通道。


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