鋰離子電池原理

鋰離子電池名稱(chēng)簡(jiǎn)介

現已廣泛被大家使用的鋰離子電池是由鋰電池發(fā)展而來(lái)的。所以在認識鋰離子電池之前，我們先來(lái)介紹一下鋰電池。

舉例來(lái)講，以前照相機里用的扣式電池就屬于鋰電池。鋰電池的負極材料是鋰金屬，正極材料是碳材。按照大家習慣上的命名規律，我們稱(chēng)這種電池為鋰電池。

鋰離子電池的正極材料是氧化鈷鋰，負極材料是碳材。電池通過(guò)正極產(chǎn)生的鋰離子在負極碳材中的嵌入與遷出來(lái)實(shí)現電池的充放電過(guò)程，為了區別于傳統意義上的鋰電池，所以人們稱(chēng)之為鋰離子電池。

鋰離子電池的廣泛用途

發(fā)展高科技的目的是為了使其更好的服務(wù)于人類(lèi)。鋰離子電池自1990年問(wèn)世以來(lái)，因其卓越的性能得到了迅猛的發(fā)展，并廣泛地應用于社會(huì )。鋰離子電池以其它電池所不可比擬的優(yōu)勢迅速占領(lǐng)了許多領(lǐng)域，象大家熟知的移動(dòng)電話(huà)、筆記本電腦、小型攝像機等等，且越來(lái)越多的國家將該電池應用于軍事用途。應用表明，鋰離子電池是一種理想的小型綠色電源。

鋰離子電池的主要構成

(1)電池蓋

(2)正 極----活性物質(zhì)為氧化鈷鋰

(3)隔 膜----一種特殊的復合膜

(4)負 極----活性物質(zhì)為碳

(5)有機電解液

(6)電池殼

鋰離子電池的優(yōu)越性能

我們經(jīng)常說(shuō)的鋰離子電池的優(yōu)越性是針對于傳統的鎳鎘電池(Ni/Cd)和鎳氫電池(Ni/MH)來(lái)講的。那么，鋰離子電池究竟好在哪里呢?

(1)工作電壓高

(2)比能量大

(3)循環(huán)壽命長(cháng)

(4)自放電率低

(5)無(wú)記憶效應

(6)無(wú)污染

以下是鎳鎘、鎳氫、鋰離子電池性能的對比：

(注：充電速率均為1C)

鋰離子電池的工作原理

大家都已知道，鋰離子電池的正極材料是氧化鈷鋰，負極是碳。

鋰離子電池的工作原理就是指其充放電原理。當對電池進(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)電解液運動(dòng)到負極。而作為負極的碳呈層狀結構，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。

同樣道理，當對電池進(jìn)行放電時(shí)(即我們使用電池的過(guò)程)，嵌在負極碳層中的鋰離子脫出，又運動(dòng)回到正極?；氐秸龢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。

不難看出，在鋰離子電池的充放電過(guò)程中，鋰離子處于從正極 → 負極 → 正極的運動(dòng)狀態(tài)。如果我們把鋰離子電池形象地比喻為一把搖椅，搖椅的兩端為電池的兩極，而鋰離子就象優(yōu)秀的運動(dòng)健將，在搖椅的兩端來(lái)回奔跑。所以，專(zhuān)家們又給了鋰離子電池一個(gè)可愛(ài)的名字搖椅式電池。

鋰離子電池的組裝過(guò)程

鋰離子電池的工藝技術(shù)非常嚴格、復雜，這里只能簡(jiǎn)單介紹一下其中的幾個(gè)主要工序。

(1)制漿

用專(zhuān)門(mén)的溶劑和粘接劑分別與粉末狀的正負極活性物質(zhì)混合，

經(jīng)高速攪拌均勻后，制成漿狀的正負極物質(zhì)。

(2)涂膜

將制成的漿料均勻地涂覆在金屬箔的表面，烘干，分別制成正

負極極片。

(3)裝配

按正極片--隔膜--負極片--隔膜自上而下的順序放好，經(jīng)卷繞

制成電池極芯，再經(jīng)注入電解液、封口等工藝過(guò)程，即完成電

池的裝配過(guò)程，制成成品電池。

(4)化成

用專(zhuān)用的電池充放電設備對成品電池進(jìn)行充放電測試，對每一

只電池都進(jìn)行檢測，篩選出合格的成品電池，待出廠(chǎng)。

鋰離子電池的安全特性

鋰離子電池已非常廣泛的應用于人們的日常生活中，所以它的安全性能絕對應該是鋰離子電池的第一項考核指標。對于鋰離子電池安全性能的考核指標，國際上規定了非常嚴格的標準，一只合格的鋰離子電池在安全性能上應該滿(mǎn)足以下條件。

(1)短路：不起火，不爆炸

(2)過(guò)充電：不起火，不爆炸

(3)熱箱試驗：不起火，不爆炸(150℃恒溫10min)

(4)針剌：不爆炸(用Ф3mm釘穿透電池)

(5)平板沖擊：不起火，不爆炸(10kg重物自1M高處砸向電池)

(6)焚燒：不爆炸(煤氣火焰燒烤電池)