锂离子电池工作原理
锂离子电池的充放电过程就是Li+在正负极材料的嵌入和脱嵌并伴随着能量的吸收和释放的过程。给锂离子电池充电:Li+从正极材料中脱嵌,经电解液到达负极,吸收电子后嵌入负极材料中形成能量较高嵌入化合物。
锂离子电池是一种充电电池,它重要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中,Li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌:充电池时,Li+从正极脱嵌,经过电解质嵌入负极,负极处于富锂状态;放电时则相反。一般采用含有锂元素的材料作为电极的电池,是现代高性能电池的代表。
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,锂离子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,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。
锂离子电池的优点①工作电压高,锂离子电池的工作电压在3.7V,是镍镉和镍氢电池工作电压的三倍。
②比能量高。锂离子电池比能量已达140Wh/kg,是镍镉电池的3倍,镍氢电池的1.5倍。
③循环寿命长。锂离子电池循环寿命已达1000次以上,在低放电深度下可达几万次,超过了其他几种二次电池。
④自放电小。锂离子电池月自放电率仅为6-8%,远低于镍镉电池(25~30%)及镍氢电池(30~40%)。
⑤无记忆效应。可以根据要求随时充电,而不会降低电池性能。
⑥对环境无污染。锂离子电池中不存在有害物质,是名副其实的绿色电池。