鋰離子電池原理

鋰離子電池名稱簡(jiǎn)介

現(xiàn)已廣泛被大家使用的鋰離子電池是由鋰電池發(fā)展而來的。所以在認(rèn)識(shí)鋰離子電池之前，我們先來介紹一下鋰電池。

舉例來講，以前照相機(jī)里用的扣式電池就屬于鋰電池。鋰電池的負(fù)極材料是鋰金屬，正極材料是碳材。按照大家習(xí)慣上的命名規(guī)律，我們稱這種電池為鋰電池。

鋰離子電池的正極材料是氧化鈷鋰，負(fù)極材料是碳材。電池通過正極產(chǎn)生的鋰離子在負(fù)極碳材中的嵌入與遷出來實(shí)現(xiàn)電池的充放電過程，為了區(qū)別于傳統(tǒng)意義上的鋰電池，所以人們稱之為鋰離子電池。

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。鋰離子電池自1990年問世以來，因其卓越的性能得到了迅猛的發(fā)展，并廣泛地應(yīng)用于社會(huì)。鋰離子電池以其它電池所不可比擬的優(yōu)勢(shì)迅速占領(lǐng)了許多領(lǐng)域，象大家熟知的移動(dòng)電話、筆記本電腦、小型攝像機(jī)等等，且越來越多的國(guó)家將該電池應(yīng)用于軍事用途。應(yīng)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(gòu)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(fù)合膜

(4)負(fù) 極----活性物質(zhì)為碳

(5)有機(jī)電解液

(6)電池殼

鋰離子電池的優(yōu)越性能

我們經(jīng)常說的鋰離子電池的優(yōu)越性是針對(duì)于傳統(tǒng)的鎳鎘電池(Ni/Cd)和鎳氫電池(Ni/MH)來講的。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(zhǎng)

(4)自放電率低

(5)無記憶效應(yīng)

(6)無污染

以下是鎳鎘、鎳氫、鋰離子電池性能的對(duì)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(fù)極是碳。

鋰離子電池的工作原理就是指其充放電原理。當(dāng)對(duì)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)過電解液運(yùn)動(dòng)到負(fù)極。而作為負(fù)極的碳呈層狀結(jié)構(gòu)，它有很多微孔，到達(dá)負(fù)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(dāng)對(duì)電池進(jìn)行放電時(shí)(即我們使用電池的過程)，嵌在負(fù)極碳層中的鋰離子脫出，又運(yùn)動(dòng)回到正極。回到正極的鋰離子越多，放電容量越高。我們通常所說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程中，鋰離子處于從正極 → 負(fù)極 → 正極的運(yùn)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(yùn)動(dòng)健將，在搖椅的兩端來回奔跑。所以，專家們又給了鋰離子電池一個(gè)可愛的名字搖椅式電池。

鋰離子電池的組裝過程

鋰離子電池的工藝技術(shù)非常嚴(yán)格、復(fù)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

用專門的溶劑和粘接劑分別與粉末狀的正負(fù)極活性物質(zhì)混合，

經(jīng)高速攪拌均勻后，制成漿狀的正負(fù)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(fù)極極片。

(3)裝配

按正極片--隔膜--負(fù)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、封口等工藝過程，即完成電

池的裝配過程，制成成品電池。

(4)化成

用專用的電池充放電設(shè)備對(duì)成品電池進(jìn)行充放電測(cè)試，對(duì)每一

只電池都進(jìn)行檢測(cè)，篩選出合格的成品電池，待出廠。

鋰離子電池的安全特性

鋰離子電池已非常廣泛的應(yīng)用于人們的日常生活中，所以它的安全性能絕對(duì)應(yīng)該是鋰離子電池的第一項(xiàng)考核指標(biāo)。對(duì)于鋰離子電池安全性能的考核指標(biāo)，國(guó)際上規(guī)定了非常嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，一只合格的鋰離子電池在安全性能上應(yīng)該滿足以下條件。

(1)短路：不起火，不爆炸

(2)過充電：不起火，不爆炸

(3)熱箱試驗(yàn)：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)