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簡析鋰離子電池

傳感器技術(shù) ? 來源:YXQ ? 2019-08-09 11:28 ? 次閱讀

鋰系電池分為鋰電池鋰離子電池。手機(jī)和筆記本電腦使用的都是鋰離子電池,通常人們俗稱其為鋰電池。而真正的鋰電池由于危險(xiǎn)性大,很少應(yīng)用于日常電子產(chǎn)品。

鋰離子電池是一種充電電池,它主要依靠鋰離子在正極和負(fù)極之間移動(dòng)來工作。在充放電過程中,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。

鋰離子電池的工作原理

鋰離子電池以碳素材料為負(fù)極,以含鋰的化合物作正極,沒有金屬鋰存在,只有鋰離子,這就是鋰離子電池。鋰離子電池是指以鋰離子嵌入化合物為正極材料電池的總稱。鋰離子電池的充放電過程,就是鋰離子的嵌入和脫嵌過程。在鋰離子的嵌入和脫嵌過程中,同時(shí)伴隨著與鋰離子等當(dāng)量電子的嵌入和脫嵌(習(xí)慣上正極用嵌入或脫嵌表示,而負(fù)極用插入或脫插表示)。在充放電過程中,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”。

當(dāng)對電池進(jìn)行充電時(shí),電池的正極上有鋰離子生成,生成的鋰離子經(jīng)過電解液運(yùn)動(dòng)到負(fù)極。而作為負(fù)極的碳呈層狀結(jié)構(gòu),它有很多微孔,達(dá)到負(fù)極的鋰離子就嵌入到碳層的微孔中,嵌入的鋰離子越多,充電容量越高。同樣,當(dāng)對電池進(jìn)行放電時(shí)(即我們使用電池的過程),嵌在負(fù)極碳層中的鋰離子脫出,又運(yùn)動(dòng)回正極?;卣龢O的鋰離子越多,放電容量越高。

一般鋰電池充電電流設(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)需要時(shí)間。就跟倒啤酒一樣,倒太快的話會(huì)產(chǎn)生泡沫,反而不滿。

對電池來說,正常使用就是放電的過程。

鋰電池放電需要注意幾點(diǎn):

第一,放電電流不能過大,過大的電流導(dǎo)致電池內(nèi)部發(fā)熱,有可能會(huì)造成永久性的損害。在手機(jī)上,這個(gè)倒是沒有問題的,可以不考慮。

第二,絕對不能過放電!鋰電池最怕過放電,一旦放電電壓低于2.7V,將可能導(dǎo)致電池報(bào)廢。好在手機(jī)電池內(nèi)部都已經(jīng)裝了保護(hù)電路,電壓還沒低到損壞電池的程度,保護(hù)電路就會(huì)起作用,停止放電。從圖上可以看出,電池放電電流越大,放電容量越小,電壓下降更快。

鋰離子電池結(jié)構(gòu)

正極:活性物質(zhì),導(dǎo)電劑、溶劑、粘合劑、基體。

電池放電時(shí)從外電路獲得電子的電極,此時(shí)電極發(fā)生還原反應(yīng)。通常是電位高的電極。鋰離子電池中的鈷酸鋰、錳酸鋰電極等。

負(fù)極:活性物質(zhì)(石墨、MCMB、CMS),粘合劑、溶劑、基體。

電池放電時(shí)向外電路輸送電子的電極,此時(shí)電極發(fā)生氧化反應(yīng)。通常是電位低的電極,鋰離子電池中石墨電極。

隔膜

隔膜是放置于兩極之間,作為隔離電極的裝置,藉以避免兩極上的活性物質(zhì)直接接觸而造成電池內(nèi)部的短路。但隔膜仍需能讓帶電離子通過,以形成通路。

隔膜要求:

1、離子透過度大

2、機(jī)械性強(qiáng)度適當(dāng)

3、本身為絕緣體

4、不與電解液及電極發(fā)生反應(yīng)

材質(zhì):單層PE(聚乙烯)或者三層復(fù)合PP(聚丙烯) +PE+PP

厚度:單層一般為0.016~0.020mm,三層一般為0.020~0.025mm

電解液

外殼五金件(鋼殼、鋁殼、蓋板、極耳、絕緣片、絕緣膠帶)

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原文標(biāo)題:近距離了解鋰電池!

文章出處:【微信號:WW_CGQJS,微信公眾號:傳感器技術(shù)】歡迎添加關(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請注明出處。

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