锂离子电池原理

2011-07-23      712 次浏览

锂电池、锂离子电池锂聚合物电池,人们常常被这些带“锂”电池搞的不辨东西,对锂离子电池原理进行必要的说明成为解开这个困惑的钥匙,因为在所有这些涉及“锂”的电池理论中,锂离子电池原理是一条贯穿三者的纽带,具有承前启后的作用。
    首先,要明确我们最开始提出的那三个概念。在锂电池发展史上,第一个阶段是锂一次电池,这种电池的负极是锂金属,在这个基础上,第二阶段发展出了可充电锂电池,即理论意义上的锂离子电池,可充电锂电池是没有金属锂存在,只有锂离子的电池。由于作为正极材料的含锂化合物及电解液不同,因而,有基于不同材料的锂离子电池原理。近年来,人们常说的锂聚合物电池是在液态锂离子电池的基础上发展而来的,它的出现使锂电池进入到第三个阶段,由于锂聚合物电池是锂离子电池电解液由液态改进到固态或者凝胶态的电池,因而,它的工作机理并没有脱离锂离子电池原理体系,而只是改进了锂离子电池原理。
    其次,要在结构上对锂离子电池原理进行了解。一般来说,锂离子电池都有五个部分:正极、负极、隔膜、有机电解液、外壳,在锂离子电池原理中,隔膜是最具技术含量的制造环节,而电解液则视液态或者聚合物而不同。
    第三,从作用机理上理解锂离子电池原理。锂离子电池是锂离子嵌入化合物为正极材料的电池总称,从这个意义上说,只要是这个工作机理的锂离子电池,不论是液态还是聚合物的,以及许多电池生产厂家正在着力打造的动力电池,都适用于普遍的锂离子电池原理。在锂离子电池原理下,电池充电过程就是锂离子的嵌入与脱嵌过程,充电时锂离子脱嵌,从正极经过电解质嵌入负极。放电时则相反。
    明白了以上的锂离子电池原理,最后就可以用一个形象的比喻作结,人们一般用“摇椅式电池”来作为锂离子电池原理的描述,即锂离子始终处于“正极-负极-正极”的运动状态之中,使得锂离子电池象一把摇椅,摇椅的两端为电池正负极,锂离子就是在两端运动的那个“人”,这个比喻是从作用机理来阐述锂离子电池原理的。

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