什么是锂离子电池?它是如何工作的?

2020-12-18      978 次浏览

什么是锂离子电池,它是如何工作的?


事实上,根据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,所以电池系统应该命名为氧化锂-石墨充电电池。但是你会发现这个名字很难记住,因为充放电的过程是通过锂离子的运动来实现的,日本人把它命名为锂离子电池,简称锂离子电池。


一般来说,锂离子电池重要包括正极、负极、膜和电解质四部分。阴极材料一般是富含锂的层状化合物。目前,常用的商用阴极材料有锂钴氧化物(LiCoO2)、锰酸锂(LiMn2O4)、磷酸铁锂(LiFePO4)和三元材料(limnxco1-x-yniyo2)。负极材料重要是一些嵌锂电势的元素或化合物,大致可分为碳负极材料和非碳负极材料。隔膜重要是用来防止正负两极之间的直接接触,导致短路,一般不导电高强度薄膜聚烯烃多孔膜,如PP、PE、PP/PE、PP/PE/PP,它有一定的孔径和孔隙率,以确保低电阻和高离子电导率。电解质是电池正极和负极锂离子传输的载体。电解液中常用的电解质有LiPF6、LiClO4等,溶剂重要有EC、DMC、PC、ClMC。


锂离子电池充电时,锂离子从正极的富锂层状化合物中析出,通过电解液和膜嵌入负极材料中。此时,负极变为富锂态和贫锂态。相反,在放电过程中,Li+首先从阴极材料中析出,然后通过电解液回到正极。此时,电子通过外部电路从负极流向正极,从而实现了整个充放电过程中的电荷守恒。由于锂离子可以反复嵌入和移除正极和负极材料,锂离子电池可以回收利用。此外,假如用一些石墨阴极材料代替锂金属,可以防止锂枝晶的出现,从而提高锂离子电池的安全性能。以下是LiFeO4作为锂离子电池正极材料,碳作为正极材料时的反应方程:


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