鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1020次 | 2021年07月19日
鋰子電池的工作原理以及正極材料的特點(diǎn)解析
鋰子電池的工作原理
鋰子電池的工作原理較為簡單,放電時,負(fù)極材料中會脫離出部分鋰離子,進(jìn)入到電解質(zhì)溶液中,而在電解質(zhì)中會有等量的鋰離子嵌入到正極材料中,在外電路中,相同的時間里,電子會從負(fù)極流向正極,對用負(fù)載進(jìn)行供電,供應(yīng)能量。鋰離子電池還可以進(jìn)行可逆的充電過程,這發(fā)生在正負(fù)極上有電流或外電壓加載時。
鋰離子電池正極材料的特點(diǎn)
在鋰離子電池的首次提出以及問世后,有關(guān)正極材料的研究就一直進(jìn)行著,各種成本低,性能好的新型正極材料都被廣泛研究和探討,作為鋰離子電池的正極材料,其必須滿足的幾點(diǎn)要求分別是:①容易合成且成本較低;②對環(huán)境污染性較??;③在與電解質(zhì)接觸時有較強(qiáng)的穩(wěn)定性;④需具有較強(qiáng)的導(dǎo)電能力;⑤當(dāng)鋰離子在電解質(zhì)中傳遞時,在正極材料的嵌入和脫出時要能夠快速的與鋰離子發(fā)生反應(yīng);⑥必須能與鋰離子發(fā)生可逆的化學(xué)反應(yīng);⑦必須能夠發(fā)生氧化還原反應(yīng),含有過渡金屬元素。滿足上述要求后,有關(guān)新型正極材料的設(shè)計還要考慮的一點(diǎn)是嵌入式電池體系的動力學(xué)性能和熱力學(xué)性能。而有關(guān)正極材料的形貌和結(jié)構(gòu)也是設(shè)計時要考慮的因素。
材料顆粒的直徑大小、密度、形貌以及分布對電池正極的動力學(xué)有很大的影響,在電池的穩(wěn)定性、電化學(xué)性能上均扮演著重要的角色,例如,球形晶粒團(tuán)聚會形成單一的尖晶石球形晶粒,這會加強(qiáng)電池的循環(huán)性能,顆粒直徑較小可以使化學(xué)反應(yīng)更加迅速,這是因?yàn)殡x子和電子在材料中的擴(kuò)散路徑會隨著顆粒直徑減小而縮短,但過小的顆粒尺寸也是有相應(yīng)的缺點(diǎn)的,例如較低的振實(shí)密度會造成能量密度過低,熱穩(wěn)定性較差,當(dāng)電解質(zhì)中發(fā)生反應(yīng)時,反應(yīng)活性會降低。在不斷研究分析中,各類的合成辦法會合成不同尺寸的材料顆粒,適宜的顆粒尺寸和形貌會使鋰離子電池的性能更加優(yōu)越。
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%