钛酸锂离子电池原理
钛酸锂离子电池由正、负极板(正极活性物质为三元锂,负极为钛酸锂)、隔膜、电解质、极耳、不锈钢(铝合金)外壳等组成。正负极板是电化学反应的区域,隔膜、电解质供应Li+的传输通道,极耳起到引导电流的用途。
电池充电时,Li+从三元锂材料中迁移到晶体表面,从正极板材料中脱出,在电场力的用途下,进入电解液,穿过隔膜,再经电解液迁移到负极钛酸锂晶体的表面,然后嵌入负极钛酸锂尖晶石结构材料中。与此同时,电子流通过正极的铝箔,经极耳、电池极柱、负载、负极极柱、负极耳流向负极的铝箔电极,再经导电体流到钛酸锂负极,使电荷达至平衡。
电池放电时,Li+从钛酸锂尖晶石结构材料中脱嵌,进入电解液,穿过隔膜,再经电解质迁移到三元锂晶体的表面,然后重新嵌入到三元锂材料中。与此同时,电子经导电体流向负极的铝箔电极,经极耳、电池负极柱、负载、正极极柱、正极极耳流向电池正极的铝箔电极,然后再经导电体流到三元锂正极,使电荷达至平衡。
由此可见,钛酸锂离子电池基本原理,就是在充、放电的过程中,对应的锂离子在正负极之间来回的嵌脱,完成电池的充放电和向负载的供电。钛酸锂离子电池的充放电示意图如图所示。
钛酸锂离子电池的结构组成
正极:磷酸铁锂、锰酸锂或三元材料、镍锰酸锂。
负极:钛酸锂材料。
隔膜:以碳作负极的锂离子电池隔膜。
电解液:以碳作负极的锂离子电池电解液。
电池壳:以碳作负极的锂离子电池壳