锂离子电池的组成部分有哪些

2018-07-24      11324 次浏览

锂离子电池电池组成部分


(1)电池上下盖


(2)正极——活性物质一般为氧化锂钴


(3)隔膜——一种特殊的复合膜


(4)负极——活性物质为碳


(5)有机电解液


(6)电池壳


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锂电池是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池,由爱迪生发明。电池运用的反应方程式为:Li+MnO2=LiMnO2该反应为氧化还原反应,放电。在以前,因为锂金属的化学性质非常活泼,对加工、保存、使用,对环境要求非常高,所以锂电池长期没有得到应用。随着现代科学的发展锂电池现在已经成为了主流。2016年2月22日,国际民航组织宣布禁止锂电池行李托运[1]。锂电池通常分为两类:锂金属电池和锂离子电池。锂离子电池不含有金属态的锂,并且是可以充电的。可充电电池的第五代产品锂金属电池在1996年诞生,其安全性、比容量、自放电率和性能价格比均优于锂离子电池。


钢壳/铝壳/圆柱/软包装系列:


(1)正极——活性物质一般为锰酸锂或者钴酸锂,镍钴锰酸锂材料,电动自行车则普遍用镍钴锰酸锂(俗称三元)或者三元+少量锰酸锂,纯的锰酸锂和磷酸铁锂则由于体积大、性能不好或成本高而逐渐淡出。导电极流体使用厚度10--20微米的电解铝箔。


(2)隔膜——一种经特殊成型的高分子薄膜,薄膜有微孔结构,可以让锂离子自由通过,而电子不能通过。


(3)负极——活性物质为石墨,或近似石墨结构的碳,导电集流体使用厚度7-15微米的电解铜箔。


(4)有机电解液——溶解有六氟磷酸锂的碳酸酯类溶剂,聚合物的则使用凝胶状电解液。


(5)电池外壳——分为钢壳(方型很少使用)、铝壳、镀镍铁壳(圆柱电池使用)、铝塑膜(软包装)等,还有电池的盖帽,也是电池的正负极引出端。


“锂电池”,是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。1912年锂金属电池最早由GilbertN.Lewis提出并研究。20世纪70年代时,M.S.Whittingham提出并开始研究锂离子电池。由于锂金属的化学特性非常活泼,使得锂金属的加工、保存、使用,对环境要求非常高。所以,锂电池长期没有得到应用。随着科学技术的发展,现在锂电池已经成为了主流。


锂电池大致可分为两类:锂金属电池和锂离子电池。锂离子电池不含有金属态的锂,并且是可以充电的。可充电电池的第五代产品锂金属电池在1996年诞生,其安全性、比容量、自放电率和性能价格比均优于锂离子电池。由于其自身的高技术要求限制,现在只有少数几个国家的公司在生产这种锂金属电池。


锂金属电池:


锂金属电池一般是使用二氧化锰为正极材料、金属锂或其合金金属为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。


锂电池基本原理


锂电池基本原理


放电反应:Li+MnO2=LiMnO2


锂离子电池:


锂离子电池一般是使用锂合金金属氧化物为正极材料、石墨为负极材料、使用非水电解质的电池。


充电正极上发生的反应为


LiCoO2==Li(1-x)CoO2+XLi++Xe-(电子)


充电负极上发生的反应为


6C+XLi++Xe-=LixC6


充电电池总反应:LiCoO2+6C=Li(1-x)CoO2+LixC6


正极


正极材料:可选的正极材料很多,主流产品多采用锂铁磷酸盐。不同的正极材料对照:


LiCoO2


3.7V


140mAh/g


Li2Mn2O4


4.0V


100mAh/g


LiFePO4


3.3V


100mAh/g


Li2FePO4F


3.6V


115mAh/g


正极反应:放电时锂离子嵌入,充电时锂离子脱嵌。充电时:LiFePO4→Li1-xFePO4+xLi++xe-放电时:Li1-xFePO4+xLi++xe-→LiFePO4。


负极


负极材料:多采用石墨。新的研究发现钛酸盐可能是更好的材料。


负极反应:放电时锂离子脱嵌,充电时锂离子嵌入。


充电时:xLi++xe-+6C→LixC6


放电时:LixC6→xLi++xe-+6C

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