液态锂电池是如何工作的？

液体锂电池是如何工作的

复合材料

 

锂离子电池主要由四个基本部分组成:电极、电解液、隔离层和容器，如图2.2所示。

 

(1)电极按其极性分为正电极材料和负电极材料。最常见的阳极材料是石墨。，蔡少伟等人对正极材料的类型和特性进行了全面的总结

图2.3阳极材料

(2)电解液可分为两种:一种是酸、碱和盐的水溶液;另一种是有机电解质溶液。电解液是正负电极传递锂离子的载体，决定了电池的容量、循环效率、倍增器、高低温放电、高温储存、寿命和安全性等[23,24]。有机电解质一般包括以下物质:溶剂、锂电解质盐和添加剂。常用的有机溶剂有碳酸乙烯、碳酸丙烯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸乙酯，不同的溶剂对电池的性能有很大的影响。例如，大介电常数的溶剂可以降低锂离子之间的吸引力，使锂离子完全自由。溶剂闪点决定了锂离子的最高工作温度[25,26]。锂离子盐是提供锂离子的材料，它主要有无机盐和有机盐两个系列。添加剂是一种能显著改善锂离子性能的物质。例如，成膜添加剂可以防止溶剂对电极的损伤，提高电极嵌入锂和锂的容量和循环寿命。除抗过充添加剂外，还有导电添加剂、阻燃添加剂。

 

(3)隔离层是一层有机膜，其中有大量的迂回曲折通过微孔。这些小孔阻止了较大的电解液通过，但较小的锂离子可以自由通过，在电池内部形成一个通电回路。因此，隔离层将正极和负极分为两部分，可以防止电池短路，起到隔离作用[27-29]。

 

(4)容器是电池的包装金属外壳，主要起到维持电池外观和保护内部电池的作用。电池外壳一般连接电池的正极和负极。

工作原理

 

锂离子电池的充放电过程是锂离子在正极和负极材料中嵌入和脱嵌入的过程，同时伴随着能量的吸收和释放。充电锂离子电池:锂离子从正极材料中分离出来，通过电解液到达负极。吸收电子后，将其嵌入负极材料中，形成高能的嵌入化合物。锂离子电池放电:

 

Li+从正极材料中析出并释放电子，Li+通过电解液到达正极，然后将电子注入正极材料中形成稳定的嵌入化合物。图2.4是锂离子嵌入石墨的示意图。

图2.4锂离子嵌入石墨的原理图

锂离子电池的正极和负极材料是离子和电子嵌入导体化合物的混合物。电子只能在阳极和阴极材料中移动。充电和放电过程需要锂离子和电子的相互作用,这就需要锂离子电极材料有良好的电导率和离子扩散能力,以确保电子快速传输到外部电路通过电极在放电过程中电极的耳朵。电解质中的锂离子通过载体运至正极材料，并与电子结合形成嵌入化合物。