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：次

　　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。