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锂电池厂家先容:锂电池工作原理

来源:锂电池厂家?编辑:admin??发布时间:2019-11-13 23:07:39??阅读数:

  随着社会的快速发展,人们对于电池的需求和依赖与日俱增。电池与大家的生活息息相关,大家日常使用的手机和笔记本电脑其实都是使用的锂离子电池,锂系电池分为锂电池和锂离子电池,但大家俗称为锂电池。随着能源紧缺和环境污染问题的突显,锂电池已成为电动汽车、清洁能源储存设备等大型设备中的核心环节。目前锂离子电池中正极材料的实际容量普遍偏低,成为研究的重点和难点。

  锂电池工作原理

  充电时正极的Li+和电解液中的Li+向负极聚集,得到电子,被还原成Li镶嵌在负极的碳素材料中。放电时镶嵌在负极碳素材料中的Li失去电子,进入电解液,电解液内的Li+向正极移动。

  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。充放电过程需要锂离子和电子共同作用,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。

锂电池

  锂电池充放电

  1.锂电池的充电

  单节锂电池的最高充电终止电压为4.2V,不能过充,否则会因正极的锂离子丢失太多而使电池报废。对锂电池充电时,应采用专用的恒流、恒压充电器,先恒流充电至锂电池两端电压为4.2V后,转入恒压充电模式;当恒压充电电流降至100mA时,应停止充电。

  2.锂电池的放电

  由于锂电池的内部结构原因,放电时锂离子不能全部移向正极,必须保留一部分锂离子在负极,以保证在下次充电时锂离子能够畅通地嵌入通道。否则,电池寿命会缩短。

  为了保证石墨层中放电后留有部分锂离子,就要严格限制放电终止最低电压,也就是说锂电池不能过放电。单节锂电池的放电终止电压通常为3.0V,最低不能低于2.5V。电池放电时间长短与电池容量、放电电流大小有关。

  锂离子电池正极材料的工作原理

  锂离子电池的正极材料通常由锂的活性化合物组成,负极则是特殊分子结构的碳,常见的正极材料主要成分为LiCoO2,充电时,在电极两极的电势迫使正极的化合物释出锂离子,嵌入负极分子排列呈片层结构的碳中,放电时锂离子则从片层结构的碳中析出,重新和正极的化合物结合,锂离子的移动产生了电流。

  影响锂电池正极材料的因素

  1、结晶度

  晶体结构发育好,则结晶度高,有利于Li+扩散,材料的电化学能好;反之,则电化学性能差。

  2、合成时间及合成温度

  合成时间影响结晶度的发育及反应的程度。合成时间短,反应不完全,结晶度发育不好,有杂质相存在;时间过长,制备的晶型结构可能发生很大的变化。

  合成温度影响材料的性能、结构及反应程度。低温合成虽可获得颗粒较小,比表面积大,但同时反应时间过长,结晶性能差,反应不完全,杂质相多,材料电化学性能不好;高温合成反应时间短,结晶性能较好,反应完全,但材料颗粒尺寸较大,比表面积较小,材料电化学能性能差。

  3、粒度

  粒度影响材料的比表面积。粒径过大,比表面积较小,粒体的吸附性相对较差,正极活性材料可能会脱离基体,游离在电解质中,一旦和负极材料接触,造成局部电池短路。

  粒径过小,比表面积过大,粉体极易团聚,难以在有机溶剂中分散开,电极片活性物质分布不均匀,电池性能不降;同时粒体过细,易引起表面缺陷,诱发电池极化,降低正极的电化学能。

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