鉅大LARGE | 點擊量:925次 | 2020年12月29日
有關鋰離子電池的簡單介紹
鋰離子電池是一種充電電池,它重要依靠鋰離子在正極和負極之間移動來工作。在充放電過程中,Li+在兩個電極之間往返嵌入和脫嵌:充電池時,Li+從正極脫嵌,經過電解質嵌入負極,負極處于富鋰狀態;放電時則相反。一般采用含有鋰元素的材料作為電極的電池,是現代高性能電池的代表。
鋰離子電池以碳素材料為負極,以含鋰的化合物作正極,沒有金屬鋰存在,只有鋰離子,這就是鋰離子電池。鋰離子電池是指以鋰離子嵌入化合物為正極材料電池的總稱。鋰離子電池的充放電過程,就是鋰離子的嵌入和脫嵌過程。在鋰離子的嵌入和脫嵌過程中,同時伴隨著與鋰離子等當量電子的嵌入和脫嵌(習慣上正極用嵌入或脫嵌表示,而負極用插入或脫插表示)。在充放電過程中,鋰離子在正、負極之間往返嵌入/脫嵌和插入/脫插,被形象地稱為搖椅電池。
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,達到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,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,又運動回正極。回正極的鋰離子越多,放電容量越高。
一般鋰離子電池充電電流設定在0.2C至1C之間,電流越大,充電越快,同時電池發熱也越大。而且,過大的電流充電,容量不夠滿,因為電池內部的電化學反應要時間。就跟倒啤酒相同,倒太快的話會出現泡沫,反而不滿。
對電池來說,正常使用就是放電的過程。
鋰離子電池放電要注意幾點:
第一,放電電流不能過大,過大的電流導致電池內部發熱,有可能會造成永久性的損害。在手機上,這個倒是沒有問題的,可以不考慮。
第二,絕對不能過放電!鋰離子電池最怕過放電,一旦放電電壓低于2.7V,將可能導致電池報廢。好在手機電池內部都已經裝了保護電路,電壓還沒低到損壞電池的程度,保護電路就會起用途,停止放電。從圖上可以看出,電池放電電流越大,放電容量越小,電壓下降更快。
鋰離子電池結構
正極:活性物質,導電劑、溶劑、粘合劑、基體。
電池放電時從外電路獲得電子的電極,此時電極發生還原反應。通常是電位高的電極。鋰離子電池中的鈷酸鋰、錳酸鋰電極等。
負極:活性物質(石墨、MCMB、CMS),粘合劑、溶劑、基體。
電池放電時向外電路輸送電子的電極,此時電極發生氧化反應。通常是電位低的電極,鋰離子電池中石墨電極。
隔膜
隔膜是放置于兩極之間,作為隔離電極的裝置,藉以防止兩極上的活性物質直接接觸而造成電池內部的短路。但隔膜仍需能讓帶電離子通過,以形成通路。
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