鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1129次 | 2020年09月09日
什么是鋰離子電池,其工作原理是什么?
其實(shí)經(jīng)典的電化學(xué)命名規(guī)則,充電電池的命名應(yīng)該是正極在前、負(fù)極在后,這樣該電池體系應(yīng)該命名為氧化鉆鋰-石墨充電電池。但大家可以發(fā)現(xiàn)名字太難記了,由于充放電過(guò)程是通過(guò)鋰離子的移動(dòng)實(shí)現(xiàn)的,日本人便將其命名為鋰離子電池,簡(jiǎn)稱(chēng)為鋰電。
一般來(lái)說(shuō),鋰離子電池重要包括正極、負(fù)極、隔膜和電解液四個(gè)組成部分。正極材料一般都是一些富鋰的層狀化合物,目前常見(jiàn)的商用正極材料重要有鈷酸鋰(LiCoO2)、錳酸鋰(LiMn2O4)、磷酸鐵鋰(LiFePO4)以及三元材料(LiMnxCo1-x-yNiyO2)等;而負(fù)極材料則重要是一些具有嵌鋰電位的單質(zhì)或者化合物,大致重要可以分為碳類(lèi)負(fù)極材料和非碳類(lèi)負(fù)極材料;隔膜重要是用來(lái)防止正負(fù)極的直接接觸而導(dǎo)致短路,一般為不導(dǎo)電的高強(qiáng)度薄膜化的聚烯烴多孔膜,如PP、PE、PP/PE、PP/PE/PP等,它具有一定的孔徑和孔隙率,保證低電阻和高離子電導(dǎo)率。電解液是鋰離子在電池正負(fù)極傳輸?shù)妮d體,電解質(zhì)溶液通常使用的電解質(zhì)是LiPF6,LiClO4等,溶劑重要有EC、DMC、PC和ClMC等。
鋰離子電池充電時(shí),Li+從正極的富鋰層狀化合物中脫出,通過(guò)電解液,透過(guò)隔膜嵌入到負(fù)極材料中,這時(shí)負(fù)極變成了富鋰狀態(tài),正極為貧鋰狀態(tài);而放電的過(guò)程則相反,Li+首先從負(fù)極材料中脫出,經(jīng)由電解液再返回到正極,此時(shí)電子經(jīng)外電路從負(fù)極流向正極,從而使整個(gè)充放電過(guò)程中的電荷達(dá)到守恒。由于Li+可以在正負(fù)極材料中反復(fù)地嵌入與脫出,使鋰離子電池可以被循環(huán)使用;而且假如用一些石墨類(lèi)的負(fù)極材料代替了金屬鋰,可以防止了鋰枝晶的出現(xiàn),從而提高了鋰離子電池的安全性能。