鉅大LARGE | 點擊量：1166次 | 2021年04月22日
鋰離子電池及前沿鈉離子電池介紹
一、鋰離子電池
是一種二次電池（充電電池），它重要依靠鋰離子在正極和負極之間移動來工作。在充放電過程中，Li+在兩個電極之間往返嵌入和脫嵌：充電時，Li+從正極脫嵌，經(jīng)過電解質(zhì)嵌入負極，負極處于富鋰狀態(tài)；放電時則相反。
（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)電集流體使用厚度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，而電子不能通過。
（3）負極活性物質(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。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
（4）有機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）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，也是電池的正負極引出端。
二、鋰離子電池工作原理
鋰離子電池以碳素材料為負極，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，而負極用插入或脫插表示）。在充放電過程中，鋰離子在正、負極之間往返嵌入/脫嵌和插入/脫插，被形象地稱為搖椅電池。
當(dāng)對電池進行充電時，電池的正極上有鋰離子生成，生成的鋰離子經(jīng)過電解液運動到負極。而作為負極的碳呈層狀結(jié)構(gòu)，它有很多微孔，到達負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)對電池進行放電時（即我們使用電池的過程），嵌在負極碳層中的鋰離子脫出，又運動回正極。回正極的鋰離子越多，放電容量越高。
一般鋰離子電池充電電流設(shè)定在0.2C至1C之間，電流越大，充電越快，同時電池發(fā)熱也越大。而且，過大的電流充電，容量不夠滿，因為電池內(nèi)部的電化學(xué)反應(yīng)要時間。就跟倒啤酒相同，倒太快的話會出現(xiàn)泡沫，反而不滿。
三、金屬鋰離子電池
鋰離子電池是用金屬鋰作為電極的一種儲能電池，比能量極高，早期分為一次性電池和可充電鋰離子電池，但在可充電鋰離子電池發(fā)生事故以后，民用市場上已經(jīng)很少見得到可充電鋰離子電池。鋰離子充電電池實際上是利用鋰離子的濃度差進行儲能和放電，電池中不存在金屬鋰。
金屬鋰離子電池跟普通干電池的原理相同，它是用金屬鋰作為電極，通過金屬鋰的腐蝕或叫氧化來出現(xiàn)電能的，用完就廢了，不能充電。
四、鋰離子電池缺點
衰老
與其它充電電池不同，鋰離子電池的容量會緩慢衰退，與使用次數(shù)有關(guān)，也與溫度有關(guān)。這種衰退的現(xiàn)象可以用容量減小表示，也可以用內(nèi)阻升高表示。
回收率
大約有1%的出廠新品因種種原因要回收。
不耐受過充
過充電時，過量嵌入的鋰離子會永久固定于晶格中，無法再釋放，可導(dǎo)致電池壽命短。
不耐受過放
過放電時，電極脫嵌過多鋰離子，可導(dǎo)致晶格坍塌，從而縮短壽命。
五、金屬鋰離子電池和鋰離子電池差別
最重要的差別是金屬鋰離子電池是一次性電池，鋰離子電池是可充電循環(huán)電池！金屬鋰離子電池跟普通干電池的原理相同，它是用金屬鋰作為電極，通過金屬鋰的腐蝕或叫氧化來出現(xiàn)電能的，用完就廢了，不能充電；鋰離子電池一般用鈷酸鋰做正極，碳做負極，中間填充電解液以形成離子游離的通道，用隔膜來分離正負極防止短路。當(dāng)充電時由于電場用途鋰離子從鈷酸鋰中游出，游離在電液中穿過隔膜中的孔隙，到達負極與碳反應(yīng)生成碳化鋰；放電過程與此相反，鋰離子又回到正極，這就是鋰離子電池的充放電過程。
六、有關(guān)電池的幾個概念
1、集流體
顧名思義就是指匯集電流的結(jié)構(gòu)或零件，在鋰離子電池上重要指的是金屬箔，如銅箔、鋁箔。泛指也可以包括極耳。其功用重要是將電池活性物質(zhì)出現(xiàn)的電流匯集起來以便形成較大的電流對外輸出，因此集流體應(yīng)與活性物質(zhì)充分接觸，并且內(nèi)阻應(yīng)盡可能小為佳。
2、非水電解液材料
混合溶劑的各項性質(zhì)均優(yōu)于單一溶劑，以EC:PC（1:1）最為突出，而NaClO4/NaPF6-EC:PC（1:1）電解質(zhì)體系在各項測試中都表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。作為一種有效的鋰離子電池電解液添加劑，氟代碳酸乙烯酯（FEC）也被證實作為鈉離子電池非水電解液的添加劑能夠有效地獲得提升的電池電化學(xué)性能。
