鋰離子電池的工作原理介紹

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(fù)極之間移動(dòng)來(lái)工作。在充放電過(guò)程中，Li+在兩個(gè)電極之間往返嵌入和脫嵌：充電池時(shí)，Li+從正極脫嵌，經(jīng)過(guò)電解質(zhì)嵌入負(fù)極，負(fù)極處于富鋰狀態(tài)；放電時(shí)則相反。一般采用含有鋰元素的材料作為電極的電池，是現(xiàn)代高性能電池的代表。

鋰離子電池以碳素材料為負(fù)極，以含鋰的化合物作正極，沒(méi)有金屬鋰存在，只有鋰離子，這就是鋰離子電池。鋰離子電池的充放電過(guò)程，就是鋰離子的嵌入和脫嵌過(guò)程。在鋰離子的嵌入和脫嵌過(guò)程中，同時(shí)伴隨著與鋰離子等當(dāng)量電子的嵌入和脫嵌。在充放電過(guò)程中，鋰離子在正、負(fù)極之間往返嵌入/脫嵌和插入/脫插，被形象地稱為搖椅電池。

鋰離子電池工作原理

正極材料：LiMn2O4，負(fù)極材料：石墨

充電時(shí)正極的Li+和電解液中的Li+向負(fù)極聚集，得到電子，被還原成Li鑲嵌在負(fù)極的碳素材料中。放電時(shí)鑲嵌在負(fù)極碳素材料中的Li失去電子，進(jìn)入電解液，電解液內(nèi)的Li+向正極移動(dòng)。

3、鋰離子電池www.okcis.cn/hyk-k270424.html組成原理

①正極構(gòu)造

LiMn2O4(錳酸鋰)+導(dǎo)電劑(乙炔黑)+粘合劑(PVDF)+集流體(鋁箔)正極

②負(fù)極構(gòu)造

石墨+導(dǎo)電劑(乙炔黑)+粘合劑(PVDF)+集流體(銅箔)負(fù)極

4、充電過(guò)程

電源給電池充電,此時(shí)正極上的電子e從通過(guò)外部電路跑到負(fù)極上，正鋰離子Li+從正極跳進(jìn)電解液里，爬過(guò)隔膜上彎彎曲曲的小洞，游泳到達(dá)負(fù)極，與早就跑過(guò)來(lái)的電子結(jié)合在一起。

正極上發(fā)生的反應(yīng)為L(zhǎng)iMn2O4==Li1-xMn2O4+Xli++Xe(電子)

負(fù)極上發(fā)生的反應(yīng)為6C+XLi+Xe==LixC6

5、放電過(guò)程

電池放電，此時(shí)負(fù)極上的電子e從通過(guò)外部電路跑到正極上，正鋰離子Li+從負(fù)極跳進(jìn)電解液里，爬過(guò)隔膜上彎彎曲曲的小洞，游泳到達(dá)正極，與早就跑過(guò)來(lái)的電子結(jié)合在一起。

正極上發(fā)生的反應(yīng)為L(zhǎng)i1-xMn2O4+xli++xe(電子)==LiMn2O4

負(fù)極上發(fā)生的反應(yīng)為L(zhǎng)ixC6==6C+xLi+xe

充電時(shí)正極的Li+和電解液中的Li+向負(fù)極聚集，得到電子，被還原成Li鑲嵌在負(fù)極的碳素材料中。放電時(shí)鑲嵌在負(fù)極碳素材料中的Li失去電子，進(jìn)入電解液，電解液內(nèi)的Li+向正極移動(dòng)。

一般鋰離子電池充電電流設(shè)定在0.2C至1C之間，電流越大，充電越快，同時(shí)電池發(fā)熱也越大。而且，過(guò)大的電流充電，容量不夠滿，因?yàn)殡姵貎?nèi)部的電化學(xué)反應(yīng)要時(shí)間。就跟倒啤酒相同，倒太快的話會(huì)出現(xiàn)泡沫，反而不滿。

鋰離子電池的組成結(jié)構(gòu)

鋰離子電池一般包含三個(gè)重要成分：陽(yáng)極，陰極，電解質(zhì)。

陽(yáng)極：在放電過(guò)程中電子通過(guò)外電路轉(zhuǎn)移走，電極材料被氧化。大部分商用的電池使用基于炭/石墨的電極材料；不過(guò)金屬或者合金也可以作為陽(yáng)極材料。

陰極：在放電過(guò)程中，通過(guò)外電路接收電子；通常使用過(guò)渡金屬氧化物或者磷化物來(lái)作為陰極材料。

電解質(zhì)：電解質(zhì)是一個(gè)離子導(dǎo)體，電子的不良導(dǎo)體。電解質(zhì)阻隔電池的陰陽(yáng)極，同時(shí)能供應(yīng)電子轉(zhuǎn)移的媒介。電解質(zhì)一般使用一些非水的有機(jī)溶劑，里面溶解一些含Li+的鹽。比如LiPF6溶解在碳酸丙烯酯中。