鉅大LARGE | 點擊量：885次 | 2019年08月15日
鋰離子電池的結構與工作原理
鋰離子電池是指分別用二個能可逆地嵌入與脫嵌鋰離子的化合物作為正負極構成的二次電池。人們將這種靠鋰離子在正負極之間的轉移來完成電池充放電工作的，獨特機理的鋰離子電池形象地稱為“搖椅式電池”，俗稱“鋰電”。
鋰電池通常有兩種外型：圓柱型和方型。電池內部采用螺旋繞制結構，用一種非常精細而滲透性很強的聚乙烯薄膜隔離材料在正、負極間間隔而成。正極包括由鈷酸鋰（或鎳鈷錳酸鋰、錳酸鋰、磷酸亞鐵鋰等）及鋁箔組成的電流收集極。負極由石墨化碳材料和銅箔組成的電流收集極組成。電池內充有有機電解質溶液。另外還裝有安全閥和pTC元件（部分圓柱式使用），以便電池在不正常狀態及輸出短路時保護電池不受損壞。
單節鋰電池的電壓為3.7V（磷酸亞鐵鋰正極的為3.2V），電池容量也不可能無限大，因此，常常將單節鋰電池進行串、并聯處理，以滿足不同場合的要求。
正極正極材料：
可選的正極材料很多，主流產品多采用鋰鐵磷酸鹽。不同的正極材料對照：
正極反應：放電時鋰離子嵌入，充電時鋰離子脫嵌。充電時：LiFepO4→Li1-xFepO4+xLi++xe-放電時：Li1-xFepO4+xLi++xe-→LiFepO4。
負極
負極材料：多采用石墨。新的研究發現鈦酸鹽可能是更好的材料。
負極反應：放電時鋰離子脫嵌，充電時鋰離子嵌入。
充電時：xLi++xe-+6C→LixC6放電時：LixC6→xLi++xe-+6C
◎當電池充電時，鋰離子從正極中脫嵌，在負極中嵌入，放電時反之。這就需要一個電極在組裝前處于嵌鋰狀態，一般選擇相對鋰而言電位大于3V且在空氣中穩定的嵌鋰過渡金屬氧化物做正極，如LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4。
二、鋰離子電池的種類
根據鋰離子電池所用電解質材料不同，鋰離子電池可以分為液態鋰離子電池(lithiumionbattery,簡稱為LIB)和聚合物鋰離子電池(polymerlithiumionbattery,簡稱為LIp)兩大類。
電解質殼體/包裝隔膜集流體液態鋰離子電池液態不銹鋼、鋁25μpE銅箔和鋁箔聚合物鋰離子電池膠體聚合物鋁/pp復合膜沒有隔膜或個μpE銅箔和鋁箔由于聚合物鋰離子電池使用了膠體電解質不會象液體電液泄露，所以裝配很容易，使得整體電池很輕、很薄。也不會產生漏液與燃燒爆炸等安全上的問題，因此可以用鋁塑復合薄膜制造電池外殼，從而可以提高整個電池的比容量；聚合物鋰離子電池還可以采用高分子作正極材料，其質量比能量將會比目前的液態鋰離子電池提高50％以上。此外,聚合物鋰離子電池在工作電壓、充放電循環壽命等方面都比液態鋰離子電池有所提高。基于以上優點，聚合物鋰離子電池被譽為下一代鋰離子電池。
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