鋰離子電池工作原理,鋰離子電池結構應用

來源：存能電氣  日期：2019-04-18 09:26  瀏覽量：次

　　鋰離子電池工作原理，鋰離子電池結構應用。我們最常用的手機、筆記本電腦、移動電源，還有很多數碼產品用的都是用的鋰離子電池。鋰電池廣泛地應用在我們的生活中，使得我們的生活變得更加方便。

　　鋰離子電池工作原理

　　鋰離子電池一般是使用鋰合金金屬氧化物為正極材料、石墨為負極材料、使用非水電解質的電池。

　　充電正極上發生的反應為

　　LiCoO2==Li(1-x)CoO2+XLi++Xe-(電子)

　　充電負極上發生的反應為

　　6C+XLi++Xe-=LixC6

　　充電電池總反應：LiCoO2+6C=Li(1-x)CoO2+LixC6

　　鋰離子電池是一種二次電池（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：充電時，Li+從正極脫嵌，經過電解質嵌入負極，負極處于富鋰狀態；放電時則相反。

　　鋰離子電池的結構組成

　　鋰離子電池主要由正極、負極、電解液、隔膜以及外部連接、包裝部件構成。其中，正極、負極包含活性電極物質、導電劑、粘結劑等，均勻涂布于銅箔和鋁箔集流體上。鋼殼/鋁殼/圓柱/軟包裝系列：

　　1.正極—活性物質一般為錳酸鋰或者鈷酸鋰，鎳鈷錳酸鋰材料，電動自行車則普遍用鎳鈷錳酸鋰（俗稱三元）或者三元+少量錳酸鋰，純的錳酸鋰和磷酸鐵鋰則由于體積大、性能不好或成本高而逐漸淡出。導電極流體使用厚度10--20微米的電解鋁箔。

　　2.隔膜一種經特殊成型的高分子薄膜，薄膜有微孔結構，可以讓鋰離子自由通過，而電子不能通過。

　　3.負極—活性物質為石墨，或近似石墨結構的碳，導電集流體使用厚度7-15微米的電解銅箔。

　　4.有機電解液—溶解有六氟磷酸鋰的碳酸酯類溶劑，聚合物的則使用凝膠狀電解液。

　　5.鋰電池外殼—分為鋼殼（方型很少使用）、鋁殼、鍍鎳鐵殼（圓柱電池使用）、鋁塑膜（軟包裝）等，還有電池的蓋帽，也是鋰電池的正負極引出端。

　　鋰離子電池的應用

　　鋰電池上游是鋰電池材料所需的礦產資源，中游為鋰電池生產廠商，包括正極材料、負極材料、電解液、隔膜、導電劑和粘合劑的生產等，下游主要是鋰電配套應用領域，目前已廣泛用于消費類電子產品、電動汽車、工業儲能。

　　鋰電池以其優越的性能和成熟的技術成為未來十年電動車用電池首選。目前，消費類電子產品占鋰電池需求的58%，鋰電池在消費類電子產品方面的應用主要包括：手機、個人電腦、平板電腦、數碼相機、移動電源、電子煙等。

　　近年來，隨著智能手機不斷的更新換代以及售價的降低，全球手機的比重不斷攀升，從而增加了鋰電池的需求量。鋰離子電池在工業儲能中的應用包括一般UPS儲能電源、電動工具、工業機械、移動基站電源、風光發電配套。雖然目前鉛酸蓄電池多用于儲能設備，但隨著鋰電池技術的不斷成熟，鋰電池將慢慢取代鉛酸蓄電池。

　　鋰離子電池的優勢

　　●鋰電池能量密度大，平均輸出電壓高。自放電小，每月在10%以下。沒有記憶效應。工作溫度范圍寬為-20℃～60℃。循環性能優越、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。沒有環境污染，被稱為綠色鋰電池。

　　●鋰離子電池以1C倍率進行充、放電，其循環壽命大于等于500次，第500次時的電容量，大于標稱銅梁70%。而鉛酸電池即使以0.5放電，以0.15C以充電，其循環壽命小于等于350次，電容量小于等于60%。

　　●鋰離子電池可在-25度時正常工作，其電容量可達標稱容量的70%，而鉛酸電池在-10度時的電容量的50%，在-25度時能正常工作。

　　●荷電保持能力強：將充滿電的鋰離子電池組，放置兩個月后，其電容量大于等于80%，而鉛酸電池放置兩個月，僅為標稱容量的40%-50%。

　　●續行能力強，由于鋰離子電池組的重量僅為鉛酸電池的30%，因此在相同的電壓，電容量下，鋰離子電池的續行能力強。

　　●比能量高：由于鋰離子電池的體積僅為鉛酸電池的30%，因此當使用相同的空間時鋰離子電池的能量儲備比鉛酸電池大。

　　以上就是鋰離子電池的工作原理、應用及優勢分析。總的來說鋰離子電池能量密度大，平均輸出電壓高。自放電小，好的電池，每月在2%以下，沒有記憶效應。工作溫度范圍寬為-20℃～60℃。循環性能優越、可快速充放電。