什麼是 鋰電池 ?它的工作原理是什麼?

時間 2021-05-11 14:07:44

1樓:愛笑的豬豬

簡單來說,是鋰離子作為離子載體,以電解液為載體,隨著充放電來回穿梭。而電子在外電路中來回穿梭,兩者形成乙個閉環迴路的電化學裝置。

2樓:可靠的蘇35

鋰離子電池的正極材料通常有鋰的活性化合物組成,負極則是特殊分子結構的碳,充電時,加在電池兩極的電勢迫使正極的化合物發布鋰離子,嵌入負極分子排列呈片層結構的碳中,放電時,鋰離子則從片層結構的碳中析出,重新和正極的化合物結合,鋰離子的移動產生了電流,正極的材料需新增劑來保持多次充放的活性,負極的材料需要在分子結構級去設計以容納更多的鋰離子,填充在正負極之間的電解液,減小電池內阻,需要有穩定性,良好導電性。

3樓:wang少

鋰金屬電池一般是使用二氧化錳為正極材料、金屬鋰或其合金金屬為負極材料、使用非水電解質溶液的電池。

放電反應:Li+MnO2=LiMnO2

鋰離子電池:

鋰離子電池一般是使用鋰合金金屬氧化物為正極材料、石墨為負極材料、使用非水電解質的電池。

充電正極上發生的反應為

LiCoO2==Li(1-x)CoO2+XLi++Xe-(電子)

充電負極上發生的反應為

6C+XLi++Xe- = LixC6

充電電池總反應:LiCoO2+6C = Li(1-x)CoO2+LixC6

鋰離子電池的正極材料通常有鋰的活性化合物組成,負極則是特殊分子結構的碳.常見的正極材料主要成分為 LiCoO2 ,充電時,加在電池兩極的電勢迫使正極的化合物發布鋰離子,嵌入負極分子排列呈片層結構的碳中.放電時,鋰離子則從片層結構的碳中析出,重新和正極的化合物結合.鋰離子的移動產生了電流.

化學反應原理雖然很簡單,然而在實際的工業生產中,需要考慮的實際問題要多得多:正極的材料需要新增劑來保持多次充放的活性,負極的材料需要在分子結構級去設計以容納更多的鋰離子;填充在正負極之間的電解液,除了保持穩定,還需要具有良好導電性,減小電池內阻.

雖然鋰離子電池很少有鎳鎘電池的記憶效應,記憶效應的原理是結晶化,在鋰電池中幾乎不會產生這種反應.但是,鋰離子電池在多次充放後容量仍然會下降,其原因是複雜而多樣的.主要是正負極材料本身的變化,從分子層面來看,正負極上容納鋰離子的空穴結構會逐漸塌陷、堵塞;從化學角度來看,是正負極材料活性鈍化,出現副反應生成穩定的其他化合物.物理上還會出現正極材料逐漸剝落等情況,總之最終降低了電池中可以自由在充放電過程中移動的鋰離子數目.

過度充電和過度放電,將對鋰離子電池的正負極造成永久的損壞,從分子層面看,可以直觀的理解,過度放電將導致負極碳過度發布鋰離子而使得其片層結構出現塌陷,過度充電將把太多的鋰離子硬塞進負極碳結構裡去,而使得其中一些鋰離子再也無法釋放出來.這也是鋰離子電池為什麼通常配有充放電的控制電路的原因.

不適合的溫度,將引發鋰離子電池內部其他化學反應生成我們不希望看到的化合物,所以在不少的鋰離子電池正負極之間設有保護性的溫控隔膜或電解質新增劑.在電池公升溫到一定的情況下,複合膜膜孔閉合或電解質變性,電池內阻增大直到斷路,電池不再公升溫,確保電池充電溫度正常.

而深充放能提公升鋰離子電池的實際容量嗎?專家明確地告訴我,這是沒有意義的.他們甚至說,所謂使用前三次全充放的「啟用」也同樣沒有什麼必要.然而為什麼很多人深充放以後 Battery Information 裡標示容量會發生改變呢 ? 後面將會提到.

鋰離子電池一般都帶有管理晶元和充電控制晶元.其中管理晶元中有一系列的暫存器,存有容量、溫度、ID 、充電狀態、放電次數等數值.這些數值在使用中會逐漸變化.我個人認為,使用說明中的「使用乙個月左右應該全充放一次」的做法主要的作用應該就是修正這些暫存器裡不當的值,使得電池的充電控制和標稱容量吻合電池的實際情況.

充電控制晶元主要控制電池的充電過程.鋰離子電池的充電過程分為兩個階段,恆流快充階段(電池指示燈呈黃色時)和恆壓電流遞減階段 ( 電池指示燈呈綠色閃爍.恆流快充階段,電池電壓逐步公升高到電池的標準電壓,隨後在控制晶元下轉入恆壓階段,電壓不再公升高以確保不會過充,電流則隨著電池電量的上公升逐步減弱到 0 ,而最終完成充電.

電量統計晶元通過記錄放電曲線(電壓,電流,時間)可以抽樣計算出電池的電量,這就是我們在 Battery Information 裡讀到的 wh. 值.而鋰離子電池在多次使用後,放電曲線是會改變的,如果晶元一直沒有機會再次讀出完整的乙個放電曲線,其計算出來的電量也就是不準確的.所以我們需要深充放來校準電池的晶元.

4樓:逝水

工作原理是:電池充電時,正極材料中的鋰電池脫出來,經過電解液,穿過隔膜進入到負極材料中;電池放電時,鋰離子又從負極中脫離出來,經過電解液,穿過隔膜回到正極材料中。鋰離子電池就是因鋰離子在充放電時來回遷移而命名的,所以鋰離子電池又稱為「搖椅電池」。

5樓:小尹

鋰電池分為鋰金屬電池和鋰du離子電池兩種。

1、鋰金屬電池

鋰金屬電池一般是使用zhuan二shu氧化錳為正極材料、金屬鋰或其合金金屬為負極材料、使用非水電解質溶液的電池。放電反應原理為:Li+MnO2=LiMnO2

2、鋰離子電池

鋰離子電池一般是使用鋰合金金屬氧化物為正極材料、石墨為負極材料、使用非水電解質的電池。充電正極上發生的反應為:LiCoO2==Li(1-x)CoO2+XLi++Xe-(電子);充電負極上發生的反應為:

6C+XLi++Xe- = LixC6;充電電池總反應:LiCoO2+6C = Li(1-x)CoO2+LixC6

6樓:眼下皆荒

鋰電池:鋰電池是以金屬鋰為負極的電池,也被稱為鋰金屬電池。值得注意的是,根據電池構型的不同,鋰電池分為一次電池與二次電池。

早期鋰電池為一次電池,但是由於金屬鋰的化學特性非常活潑,使得其加工、儲存、使用,對環境要求非常高。所以,鋰電池在發明之後並沒有得到廣泛應用。隨著二十世紀末微電子技術的發展,小型化的裝置日益增多,對電源提出了更高的要求。

鋰電池隨之進入了大規模的實用階段。目前消費者最常見的鋰電池結構是使用金屬鋰作為負極,二氧化錳作為正極,鋰鹽溶解在有機溶劑中作為電解液。

工作原理:正極材料:LiMn2O4,負極材料:石墨

充電時正極的Li+和電解液中的Li+向負極聚集,得到電子,被還原成Li鑲嵌在負極的碳素材料中。放電時鑲嵌在負極碳素材料中的Li失去電子,進入電解液,電解液內的Li+向正極移動。

鋰電池組成原理

①正極構造

LiMn2O4(錳酸鋰)+導電劑(乙炔黑)+粘合劑(PVDF)+集流體(鋁箔)正極

②負極構造

石墨+導電劑(乙炔黑)+粘合劑(PVDF)+集流體(銅箔)負極

4、充電過程

電源給電池充電,此時正極上的電子e從通過外部電路跑到負極上,正鋰離子Li+從正極「跳進」電解液裡,「爬過」隔膜上彎彎曲曲的小洞,「游泳」到達負極,與早就跑過來的電子結合在一起。

正極上發生的反應為LiMn2O4==Li1-xMn2O4+Xli++Xe(電子)

負極上發生的反應為6C+XLi+Xe==LixC6

5、放電過程

電池放電,此時負極上的電子e從通過外部電路跑到正極上,正鋰離子Li+從負極「跳進」電解液裡,「爬過」隔膜上彎彎曲曲的小洞,「游泳」到達正極,與早就跑過來的電子結合在一起。

正極上發生的反應為Li1-xMn2O4+xli++xe(電子)==LiMn2O4

負極上發生的反應為LixC6==6C+xLi+xe

7樓:skykhill

什麼是鋰電池?鋰電池主要是指在電極材料中使用了鋰元素作為主要活性物質的一類電池。鋰電池具有重量輕、容量大、無記憶效應等優點,因此這也是它在各個方面得到廣泛應用的重要原因。

鋰電池的工作原理就是指其充放電原理。當對電池進行充電時,電池的正極上有鋰離子生成,生成的鋰離子經過電解液運動到負極。而作為負極的碳呈層狀結構,它有很多微孔,到達負極的鋰離子就嵌入到碳層的微孔中,嵌入的鋰離子越多,充電容量越高。

同樣道理,當對電池進行放電時(即我們使用電池的過程),嵌在負極碳層中的鋰離子脫出,又運動回到正極。回到正極的鋰離子越多,放電容量越高。我們通常所說的電池容量指的就是放電容量。

難看出,在鋰電池的充放電過程中,鋰離子處於從正極; 負極; 正極的運動狀態。如果我們把鋰離子電池形象地比喻為一把搖椅,搖椅的兩端為電池的兩極,而鋰離子就象優秀的運動健將,在搖椅的兩端來回奔跑。所以,專家們又給了鋰離子電池乙個可愛的名字搖椅式電池。

8樓:Doctor

鋰離子電池的工作原理與普通電池相似。原理與交換離子和電子流相同。下面提到的是一些特性:

工作在鋰離子電池中有乙個陽極和陰極。目前,石墨(碳材料)被用作陽極。由於其內部結構,可以解釋使用石墨的原因。

充電時,鋰離子(正電荷)通過電解質從鋰基陰極移動到陽極。在陽極,離子將自身放置在兩個石墨層之間。

藍色的是鋰離子,黑色的是碳原子。在陽極上沒有發生化學反應。

在放電過程中,電子流經外部電路並流至器件,然後流回陰極(La d氧化物),例如鋰鎳鈷鋁氧化物,磷酸鐵鋰,鈷酸鋰。正鋰離子通過電解質從陽極轉移到陰極。

同樣,在陰極上沒有發生化學反應。

電解質將是有機溶劑中的鋰鹽。

這些電池的充電均採用恆流/恆壓(CC / CV)原理進行。最初,充電電流設定為0.5C(0.

5 *電池容量)以對電池充電。一旦電池的充電狀態為95-98%(SOC),便會保持恆定電壓,從而降低充電電流。

充電放電曲線取決於所用陰極材料的型別。

鋰離子電池被稱為免維護電池。他們還以其高比能(90-200 Wh / kg)而聞名。它們可以在-40C至+ 75C的寬溫度範圍內工作。它們沒有記憶效應。

9樓:大有工具

鋰電池是一種充電電池,它一般採用含有鋰元素的材料作為電極,主要依靠鋰離子在正極和負極之間移動來工作。電池內材料為正、負極,隔膜,電解液。

鋰離子電池的正極材料通常有鋰的活性化合物組成,負極則是特殊分子結構的碳。

充電時,加在電池兩極的電勢迫使正極的化合物發布鋰離子,嵌入負極分子排列呈片層結構的碳中,放電時,鋰離子則從片層結構的碳中析出,重新和正極的化合物結合,鋰離子的移動產生了電流,正極的材料需新增劑來保持多次充放的活性,負極的材料需要在分子結構級去設計以容納更多的鋰離子,填充在正負極之間的電解液,減小電池內阻,需要有穩定性,良好導電性。

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