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锂离子电池的工作原理是什么?它的组成结构有哪些?

来源:宝鄂实业    2020-04-10 11:18    点击量:
锂离子电池工作原理


锂离子电池,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。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。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。锂离子电池是指以锂离子嵌入化合物为正极材料电池的总称。


锂离子电池的充放电过程,就是锂离子的嵌入和脱嵌过程。在锂离子的嵌入和脱嵌过程中,同时伴随着与锂离子等当量电子的嵌入和脱嵌。在充放电过程中,锂离子在正、负极之间往返嵌入/脱嵌和插入/脱插,被形象地称为“摇椅电池”。当对电池进行充电时,锂电池的正极上有锂离子生成,生成的锂离子经过电解液运动到负极。而作为负极的碳呈层状结构,它有很多微孔,达到负极的锂离子电池就嵌入到碳层的微孔中,嵌入的锂离子越多,充电容量越高。


锂离子电池组成结构有哪些?


锂离子电池构成主要有正极、负极、非水电解质和隔膜四部分组成。其中,正极、负极包含活性电极物质、导电剂、粘结剂等,均匀涂布于铜箔和铝箔集流体上。

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。