鉅大LARGE | 點擊量：3142次 | 2018年06月26日
鋰離子電池的工作原理及正負極材料
鋰離子電池是一種充電電池，它主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：充電池時，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。下面文章詳細的為我們介紹了鋰電池的原理和保養(yǎng)方法。
【鋰離子電池原理】鋰離子電池工作原理鋰離子電池正負極材料
鋰離子電池是一種充電電池，它主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：充電池時，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。一般采用含有鋰元素的材料作為電極的電池。是現(xiàn)代高性能電池的代表。
鋰離子電池-簡介
鋰離子電池鋰離子電池鋰離子電池（Li-ion，LithiumIonBattery）：鋰離子電池具有重量輕、容量大、無記憶效應(yīng)等優(yōu)點，因而得到了普遍應(yīng)用——現(xiàn)在的許多數(shù)碼設(shè)備都采用了鋰離子電池作電源，盡管其價格相對來說比較昂貴。鋰離子電池的能量密度很高，它的容量是同重量的鎳氫電池的1.5~2倍，而且具有很低的自放電率。此外，鋰離子電池幾乎沒有“記憶效應(yīng)”以及不含有毒物質(zhì)等優(yōu)點也是它廣泛應(yīng)用的重要原因。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
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%
鋰離子電池工作原理
鋰離子電池鋰離子電池原理結(jié)構(gòu)鋰系電池分為鋰電池和鋰離子電池。目前手機和筆記本電腦使用的都是鋰離子電池，通常人們俗稱其為鋰電池。目前手機等使用的鋰離子電池，而真正的鋰電池由于危險性大，沒有應(yīng)用于日常電子產(chǎn)品。
鋰離子電池正負極材料
鋰離子電池負極材料為碳素材料，鋰離子電池正極材料是含鋰的化合物，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”。
鋰離子電池能量密度大，平均輸出電壓高。自放電小，每月在10%以下。沒有記憶效應(yīng)。工作溫度范圍寬為-20℃～60℃。循環(huán)性能優(yōu)越、可快速充放電、充電效率高達100%，而且輸出功率大。使用壽命長。沒有環(huán)境污染，被稱為綠色電池。
充電是電池重復(fù)使用的重要步驟，鋰離子電池的充電過程分為兩個階段：恒流快充階段（指示燈呈紅色或黃色）和恒壓電流遞減階段（指示燈呈綠色）。恒流快充階段，電池電壓逐步升高到電池的標(biāo)準(zhǔn)電壓，隨后在控制芯片下轉(zhuǎn)入恒壓階段，電壓不再升高以確保不會過充，電流則隨著電池電量的上升逐步減弱到0，而最終完成充電。電量統(tǒng)計芯片通過記錄放電曲線可以抽樣計算出電池的電量。鋰離子電池在多次使用后，放電曲線會發(fā)生改變，鋰離子電池雖然不存在記憶效應(yīng)，但是充電不當(dāng)會嚴(yán)重影響電池性能。
鋰離子電池過度充放電會對正負極造成永久性損壞。過度放電導(dǎo)致負極碳片層結(jié)構(gòu)出現(xiàn)塌陷，而塌陷會造成充電過程中鋰離子無法插入；過度充電使過多的鋰離子插入負極碳結(jié)構(gòu)，而造成其中部分鋰離子再也無法釋放出來。
充電量等于充電電流乘以充電時間，在充電控制電壓一定的情況下，充電電流越大（充電速度越快），充電電量越小。電池充電速度過快和終止電壓控制點不當(dāng)，同樣會造成電池容量不足，實際是電池的部分電極活性物質(zhì)沒有得到充分反應(yīng)就停止充電，這種充電不足的現(xiàn)象隨著循環(huán)次數(shù)的增加而加劇。
鋼殼/鋁殼系列：
（1）電池上下蓋
（2）正極——活性物質(zhì)一般為氧化鋰鈷
（3）隔膜——一種特殊的復(fù)合膜
（4）負極——活性物質(zhì)為碳
（5）有機電解液
（6）電池殼（分為鋼殼和鋁殼兩種）
軟包裝系列
（1）正極——活性物質(zhì)一般為氧化鋰鈷
（2）隔膜——PP或者PE復(fù)合膜
（3）負極——活性物質(zhì)為碳
（4）有機電解液
（5）電池殼——鋁塑復(fù)合膜
鋰離子電池工作原理
鋰離子電池原理圖
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，達到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?；卣龢O的鋰離子越多，放電容量越高。
一般鋰電池充電電流設(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)需要時間。就跟倒啤酒一樣，倒太快的話會產(chǎn)生泡沫，反而不滿。對電池來說，正常使用就是放電的過程。
鋰電池放電需要注意幾點：
第一，放電電流不能過大，過大的電流導(dǎo)致電池內(nèi)部發(fā)熱，有可能會造成永久性的損害。在手機上，這個倒是沒有問題的，可以不考慮。
第二，絕對不能過放電！鋰電池最怕過放電，一旦放電電壓低于2.7V，將可能導(dǎo)致電池報廢。好在手機電池內(nèi)部都已經(jīng)裝了保護電路，電壓還沒低到損壞電池的程度，保護電路就會起作用，停止放電。從圖上可以看出，電池放電電流越大，放電容量越小，電壓下降更快。
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