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6up锂离子电池的工作原理、特点及分



  锂离子电池的工作原理、特点及分类_高三理化生_理化生_高中教育_教育专区。锂离子电池的工作原理清晰的介绍

  锂离子电池的工作原理、特点及分类 锂离子电池的构成主要有正极、负极、非水电解质和隔膜四个部分组成,两 个能可逆脱嵌的锂离子化合物构成正负极。其工作原理图如 1-1(b)所示,充电 时锂离子从正极材料中脱出,通过隔膜经电解质溶液向负极迁移,同时电子在外 电路从正极流向负极,锂离子在负极得到电子后被还原成金属锂,嵌入负极晶格 中;而在放电时,负极的锂会失去电子成为锂离子,通过隔膜经电解质溶液向正 极方向迁移并进入正极材料中储存。正负两极间不仅有锂离子在迁移,为保持电 荷平衡,相同数量的电子经外电路也在正负两极之间传递,使正负两极发生氧化 还原反应,并保持一定电位。 图 1-1 锂离子电池工作示意图 a. 金属锂二次电池; b. 锂离子二次电池 (图中枝晶照片直接由原位扫描电镜拍出) Fig.1-1 Schematic representation and operating principles of Li batteries a. Rechargeable Li-metal battery;b. Rechargeable Li-ion battery 以目前已经商业化的锂离子电池为例,正极采用 LiCoO2 材料,负极采用碳 材料,宇部隔膜为电池隔膜,LiPF6 的碳酸乙烯酯(EC) 、6up!碳酸二乙酯(DEC) 或碳酸二甲酯(DMC)溶液为电解液,充电过程中发生的正负两极的电极反应 可表示为: 正极反应:LiCoO2 = Li(1-x)CoO2+xLi++xe负极反应:C+x Li++xe- = LixC 电池总反应:LiCoO2+C = Li(1-x)CoO2+LixC 锂离子二次电池主要有以下优点: (1) 能量密度高。锂离子二次电池储存同样能量时体积小、质量也轻,可 以实现锂离子二次电池的小型化、 轻量化, 使其成为便携式电子产品的首选电池; (2) 电压高。是其它电池电压是其它电池的 2~3 倍。这也是锂离子二次 电池能量密度高的最主要原因; (3) 自放电小。是镍氢、镍镉电池自放电的 1/2~1/3; (4) 可大电流放电,且安全性好; (5) 无记忆效应。记忆效应就是电池用电未完成时再充电时充电量下降。 镍氢电池特别是镍镉电池的记忆效应特别强,而锂离子电池无记忆效应; (6) 循环次数多。电池使用寿命就长; (7) 不含铅、镉等有害物质,对环境友好。 锂离子电池种类很多,(1)根据电池所用电解质的状态不同,可分为:液 体锂离子电池、聚合物锂离子电池和全固态锂离子电池;(2)根据温度来分, 可分为高温锂离子电池和常温锂离子电池;(3)按正极材料分类,一般可分为: 氧化钴锂型、氧化镍锂型、氧化锰锂型与铁基锂型;(4)从外形分类,一般可 分为:圆柱形、扣式和方形三种,聚合物锂离子电池除制成圆形和方形外,还可 根据需要制成任意形状。方形的型号用 6 位数表示,前二位表示电池厚度,中间 二位表示宽度, 最后二位表示长度, 063448 型, 如 表示厚度 8 mm、 宽度 34 mm、 长度 48 mm,用 08×34×48 表示;而圆柱形的型号用 5 位数表示,前二位数表示 直径, 后三位数表示高度, 18650 型, 如 表示直径 18 mm、 高度 65 mm, 用Φ18×65 表示。