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锂离子电池的工作原理详解

2021-05-31   点击量:389

锂离子电池的充放电过程就是Li+在正负极材料的嵌入和脱嵌并伴随着能量的吸收和释放的过程。给锂离子电池充电:Li+从正极材料中脱嵌,经电解液到达负极,吸收电子后嵌入负极材料中形成能量较高嵌入化合物。锂离子电池放电:


Li+从负极材料中脱嵌并释放电子,Li+经电解液达到正极,吸收电子后嵌入正极材料形成较为稳定的嵌入化合物。


锂离子电池的正极和负极材料都是离子和电子的混合导体嵌入化合物,电子只能在正极和负极材料中运动。充放电过程要锂离子和电子共同用途,这就要求锂离子电极材料具有良好的导电性和离子的扩散能力,以保证在放电过程中电子通过电极极耳迅速传导到外电路,锂离子在负极材料脱嵌后迅速扩散到电解液;电解液中的锂离子被载体送达正极材料,与电子结合形成嵌入化合物。


锂离子电池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,其工作原理为一种Li+MnO2=LiMnO2的氧化还原反应。由于锂金属的化学特性非常活泼,使得其长期没有得到广泛应用,但现在随着科学技术的高速发展,锂离子电池逐渐成为主流。


锂离子电池的工作原理就是指其充放电原理。当对电池进行充电时,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,到达负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中,嵌入的锂离子越多,充电容量越高。


同样道理,当对电池进行放电时,嵌在负极碳层中的锂离子脱出,又运动回到正极。回到正极的锂离子越多,放电容量越高。我们通常所说的锂离子电池容量指的就是放电容量。锂离子电池是一种理想的可逆电池。在冲放电时锂离子在电池正负极往返出入,正像摇椅相同在正负极间摇来摇去,故有人将锂离子电池形象称为摇椅电池。


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钜大特种电池工程研究院

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