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鋰電池的結(jié)構(gòu)以及工作原理是什么?

鉅大LARGE  |  點(diǎn)擊量:961次  |  2022年06月01日  

鋰離子電池在結(jié)構(gòu)上重要有五大塊:正極、負(fù)極、電解液、隔膜、外殼與電極引線。


目前較為常用的鋰離子電池材料有鈷酸鋰、鎳酸鋰以及錳酸鋰。用得最多的材料是鈷酸鋰,循環(huán)性能好,制造也方便,缺點(diǎn)是鈷化合物價(jià)格較貴。鎳酸鋰的因?yàn)樾再|(zhì)不穩(wěn)定,制造困難,通常用得較多的是鈷酸鋰摻雜鎳的化合物,又稱(chēng)鎳鈷酸鋰。錳酸鋰也是非常好的材料,在高溫下錳酸鋰的衰減比較快等諸多原因,目前應(yīng)用多數(shù)還停留在實(shí)驗(yàn)室階段。


鋰離子電池的結(jié)構(gòu)重要分卷繞式和層疊式兩大類(lèi)。液態(tài)鋰離子電池采用卷繞結(jié)構(gòu),聚合物鋰離子電池則兩種都有。卷繞式將正極膜片、隔膜、負(fù)極膜片依次放好,卷繞成圓柱形或扁柱形,重要以SANYO、TOSHIBA、SONY、ATL為代表。層疊式則將正極、隔膜、負(fù)極、隔膜、正極這樣的方式多層堆疊。將所有正極焊接在一起引出,負(fù)極也焊成一起引出,重要以ATL為代表。


另外鋰離子電池在充放電的過(guò)程中,通常保持在特定的壓力環(huán)境下,或者穩(wěn)定的性能條件下,也只有這些全部具備了,電池才能永久的保持穩(wěn)定持續(xù)的性能。并且這樣也會(huì)極大的延長(zhǎng)電池的使用壽命。

鋰離子電池的工作原理


以炭材料為負(fù)極,以含鋰的化合物作正極的鋰離子電池,在充放電過(guò)程中,沒(méi)有金屬鋰存在,只有鋰離子,這就是鋰離子電池。當(dāng)對(duì)電池進(jìn)行充電時(shí),電池的正極上有鋰離子生成,生成的鋰離子經(jīng)過(guò)電解液運(yùn)動(dòng)到負(fù)極。而作為負(fù)極的碳呈層狀結(jié)構(gòu),它有很多微孔,達(dá)到負(fù)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。

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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%

同樣,當(dāng)對(duì)電池進(jìn)行放電時(shí)(即我們使用電池的過(guò)程),嵌在負(fù)極碳層中的鋰離子脫出,又運(yùn)動(dòng)回正極?;卣龢O的鋰離子越多,放電容量越高。我們通常所說(shuō)的電池容量指的就是放電容量。


沒(méi)有記憶效應(yīng)也是鋰離子電池的突出優(yōu)點(diǎn),是其他二次電池所不具備的,鋰離子電池充電前不必顧及其中的電量是否已被用完。鋰離子電池的最大特點(diǎn)是比能量高。


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(shí)電池發(fā)熱也越大。而且,過(guò)大的電流充電,容量不夠滿,因?yàn)殡姵貎?nèi)部的電化學(xué)反應(yīng)要時(shí)間。就跟倒啤酒相同,倒太快的話會(huì)出現(xiàn)泡沫,反而不滿。

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