鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:488次 | 2022年05月05日
鋰離子電池的工作原理和干電池的原理分析
鋰離子電池的工作原理介紹
鋰離子電池是一種充電電池,它重要依靠鋰離子在正極和負(fù)極之間移動(dòng)來(lái)工作。在充放電過(guò)程中,Li+在兩個(gè)電極之間往返嵌入和脫嵌:充電池時(shí),Li+從正極脫嵌,經(jīng)過(guò)電解質(zhì)嵌入負(fù)極,負(fù)極處于富鋰狀態(tài);放電時(shí)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。
鋰離子電池以碳素材料為負(fù)極,以含鋰的化合物作正極,沒(méi)有金屬鋰存在,只有鋰離子,這就是鋰離子電池。鋰離子電池的充放電過(guò)程,就是鋰離子的嵌入和脫嵌過(guò)程。在鋰離子的嵌入和脫嵌過(guò)程中,同時(shí)伴隨著與鋰離子等當(dāng)量電子的嵌入和脫嵌。在充放電過(guò)程中,鋰離子在正、負(fù)極之間往返嵌入/脫嵌和插入/脫插,被形象地稱(chēng)為搖椅電池。
充電時(shí)正極的Li+和電解液中的Li+向負(fù)極聚集,得到電子,被還原成Li鑲嵌在負(fù)極的碳素材料中。放電時(shí)鑲嵌在負(fù)極碳素材料中的Li失去電子,進(jìn)入電解液,電解液內(nèi)的Li+向正極移動(dòng)。
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(mǎn),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(huà)會(huì)出現(xiàn)泡沫,反而不滿(mǎn)。
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%
鋰離子電池的組成結(jié)構(gòu)
鋰離子電池一般包含三個(gè)重要成分:陽(yáng)極,陰極,電解質(zhì)。
陽(yáng)極:在放電過(guò)程中電子通過(guò)外電路轉(zhuǎn)移走,電極材料被氧化。大部分商用的電池使用基于炭/石墨的電極材料;不過(guò)金屬或者合金也可以作為陽(yáng)極材料。
陰極:在放電過(guò)程中,通過(guò)外電路接收電子;通常使用過(guò)渡金屬氧化物或者磷化物來(lái)作為陰極材料。
電解質(zhì):電解質(zhì)是一個(gè)離子導(dǎo)體,電子的不良導(dǎo)體。電解質(zhì)阻隔電池的陰陽(yáng)極,同時(shí)能供應(yīng)電子轉(zhuǎn)移的媒介。電解質(zhì)一般使用一些非水的有機(jī)溶劑,里面溶解一些含Li+的鹽。比如LiPF6溶解在碳酸丙烯酯中。
標(biāo)稱(chēng)電壓:28.8V
標(biāo)稱(chēng)容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測(cè)繪、無(wú)人設(shè)備
干電池的原理
干電池的重要工作原理就是氧化還原反應(yīng)在閉合回路中實(shí)現(xiàn)!化學(xué)方程式為:Zn+2MnO2+2NH4Cl=ZnCl2++Mn2O3+2NH3+H2O。普通干電池大都是錳鋅電池,中間是正極碳棒,外包石墨和二氧化錳的混合物,再外是一層纖維網(wǎng)。網(wǎng)上涂有很厚的電解質(zhì)糊,其構(gòu)成是氯化氨溶液和淀粉,另有少量防腐劑。
干電池屬于化學(xué)電源中的原電池,是一種一次性電池,它碳棒以為正極,以鋅筒為負(fù)極,把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芄┙o外電路。在化學(xué)反應(yīng)中由于鋅比錳活潑,鋅失去電子被氧化,錳得到電子被還原。
干電池不僅適用于手電筒、半導(dǎo)體收音機(jī)、收錄機(jī)、照相機(jī)、電子鐘、玩具等,而且也適用于、科研、電信、航海、、醫(yī)學(xué)等國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的各個(gè)領(lǐng)域,十分好用。