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鋰離子電池工作原理,鋰離子電池結(jié)構(gòu)應(yīng)用

來(lái)源:存能電氣  日期:2019-04-18 09:26  瀏覽量:

  鋰離子電池工作原理,鋰離子電池結(jié)構(gòu)應(yīng)用。我們最常用的手機(jī)、筆記本電腦、移動(dòng)電源,還有很多數(shù)碼產(chǎn)品用的都是用的鋰離子電池。鋰電池廣泛地應(yīng)用在我們的生活中,使得我們的生活變得更加方便。

鋰離子電池.jpg

  鋰離子電池工作原理

  鋰離子電池一般是使用鋰合金金屬氧化物為正極材料、石墨為負(fù)極材料、使用非水電解質(zhì)的電池。

  充電正極上發(fā)生的反應(yīng)為

  LiCoO2==Li(1-x)CoO2+XLi++Xe-(電子)

  充電負(fù)極上發(fā)生的反應(yīng)為

  6C+XLi++Xe-=LixC6

  充電電池總反應(yīng):LiCoO2+6C=Li(1-x)CoO2+LixC6

  鋰離子電池是一種二次電池(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(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。

  鋰離子電池的結(jié)構(gòu)組成

  鋰離子電池主要由正極、負(fù)極、電解液、隔膜以及外部連接、包裝部件構(gòu)成。其中,正極、負(fù)極包含活性電極物質(zhì)、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑等,均勻涂布于銅箔和鋁箔集流體上。鋼殼/鋁殼/圓柱/軟包裝系列:

  1.正極—活性物質(zhì)一般為錳酸鋰或者鈷酸鋰,鎳鈷錳酸鋰材料,電動(dòng)自行車則普遍用鎳鈷錳酸鋰(俗稱三元)或者三元+少量錳酸鋰,純的錳酸鋰和磷酸鐵鋰則由于體積大、性能不好或成本高而逐漸淡出。導(dǎo)電極流體使用厚度10--20微米的電解鋁箔。

  2.隔膜一種經(jīng)特殊成型的高分子薄膜,薄膜有微孔結(jié)構(gòu),可以讓鋰離子自由通過(guò),而電子不能通過(guò)。

  3.負(fù)極—活性物質(zhì)為石墨,或近似石墨結(jié)構(gòu)的碳,導(dǎo)電集流體使用厚度7-15微米的電解銅箔。

  4.有機(jī)電解液—溶解有六氟磷酸鋰的碳酸酯類溶劑,聚合物的則使用凝膠狀電解液。

  5.鋰電池外殼—分為鋼殼(方型很少使用)、鋁殼、鍍鎳鐵殼(圓柱電池使用)、鋁塑膜(軟包裝)等,還有電池的蓋帽,也是鋰電池的正負(fù)極引出端。

  鋰離子電池的應(yīng)用

  鋰電池上游是鋰電池材料所需的礦產(chǎn)資源,中游為鋰電池生產(chǎn)廠商,包括正極材料、負(fù)極材料、電解液、隔膜、導(dǎo)電劑和粘合劑的生產(chǎn)等,下游主要是鋰電配套應(yīng)用領(lǐng)域,目前已廣泛用于消費(fèi)類電子產(chǎn)品、電動(dòng)汽車、工業(yè)儲(chǔ)能。

  鋰電池以其優(yōu)越的性能和成熟的技術(shù)成為未來(lái)十年電動(dòng)車用電池首選。目前,消費(fèi)類電子產(chǎn)品占鋰電池需求的58%,鋰電池在消費(fèi)類電子產(chǎn)品方面的應(yīng)用主要包括:手機(jī)、個(gè)人電腦、平板電腦、數(shù)碼相機(jī)、移動(dòng)電源、電子煙等。

  近年來(lái),隨著智能手機(jī)不斷的更新?lián)Q代以及售價(jià)的降低,全球手機(jī)的比重不斷攀升,從而增加了鋰電池的需求量。鋰離子電池在工業(yè)儲(chǔ)能中的應(yīng)用包括一般UPS儲(chǔ)能電源、電動(dòng)工具、工業(yè)機(jī)械、移動(dòng)基站電源、風(fēng)光發(fā)電配套。雖然目前鉛酸蓄電池多用于儲(chǔ)能設(shè)備,但隨著鋰電池技術(shù)的不斷成熟,鋰電池將慢慢取代鉛酸蓄電池。

  鋰離子電池的優(yōu)勢(shì)

  ●鋰電池能量密度大,平均輸出電壓高。自放電小,每月在10%以下。沒(méi)有記憶效應(yīng)。工作溫度范圍寬為-20℃~60℃。循環(huán)性能優(yōu)越、可快速充放電、充電效率高達(dá)100%,而且輸出功率大。使用壽命長(zhǎng)。沒(méi)有環(huán)境污染,被稱為綠色鋰電池。

  ●鋰離子電池以1C倍率進(jìn)行充、放電,其循環(huán)壽命大于等于500次,第500次時(shí)的電容量,大于標(biāo)稱銅梁70%。而鉛酸電池即使以0.5放電,以0.15C以充電,其循環(huán)壽命小于等于350次,電容量小于等于60%。

  ●鋰離子電池可在-25度時(shí)正常工作,其電容量可達(dá)標(biāo)稱容量的70%,而鉛酸電池在-10度時(shí)的電容量的50%,在-25度時(shí)能正常工作。

  ●荷電保持能力強(qiáng):將充滿電的鋰離子電池組,放置兩個(gè)月后,其電容量大于等于80%,而鉛酸電池放置兩個(gè)月,僅為標(biāo)稱容量的40%-50%。

  ●續(xù)行能力強(qiáng),由于鋰離子電池組的重量?jī)H為鉛酸電池的30%,因此在相同的電壓,電容量下,鋰離子電池的續(xù)行能力強(qiáng)。

  ●比能量高:由于鋰離子電池的體積僅為鉛酸電池的30%,因此當(dāng)使用相同的空間時(shí)鋰離子電池的能量?jī)?chǔ)備比鉛酸電池大。

  以上就是鋰離子電池的工作原理、應(yīng)用及優(yōu)勢(shì)分析。總的來(lái)說(shuō)鋰離子電池能量密度大,平均輸出電壓高。自放電小,好的電池,每月在2%以下,沒(méi)有記憶效應(yīng)。工作溫度范圍寬為-20℃~60℃。循環(huán)性能優(yōu)越、可快速充放電。

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