鋰電池的工作原理和干電池的原理

來源：存能電氣  日期：2019-06-10 09:46  瀏覽量：次

　　鋰電池的工作原理和干電池的原理。鋰電池是一類由鋰金屬或鋰合金為負極材料、使用非水電解質(zhì)溶液的電池。干電池是一種以糊狀電解液來產(chǎn)生直流電的化學電池，大致上分為一次電池及二次電池兩種，是日常生活之中為普遍使用，以及輕便的電池。

　　鋰電池的工作原理介紹

　　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。

　　鋰電池以碳素材料為負極，以含鋰的化合物作正極，沒有金屬鋰存在，只有鋰離子，這就是鋰離子電池。鋰電池的充放電過程，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量電子的嵌入和脫嵌。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”。

　　充電時正極的Li+和電解液中的Li+向負極聚集，得到電子，被還原成Li鑲嵌在負極的碳素材料中。放電時鑲嵌在負極碳素材料中的Li失去電子，進入電解液，電解液內(nèi)的Li+向正極移動。

　　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。

　　鋰電池的組成結(jié)構(gòu)

　　鋰離子電池一般包含三個主要成分：陽極，陰極，電解質(zhì)。

　　陽極：在放電過程中電子通過外電路轉(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；不過金屬或者合金也可以作為陽極材料。

　　陰極：在放電過程中，通過外電路接收電子；通常使用過渡金屬氧化物或者磷化物來作為陰極材料。

　　電解質(zhì)：電解質(zhì)是一個離子導體，電子的不良導體。電解質(zhì)阻隔電池的陰陽極，同時能提供電子轉(zhuǎn)移的媒介。電解質(zhì)一般使用一些非水的有機溶劑，里面溶解一些含Li+的鹽。比如LiPF6溶解在碳酸丙烯酯中。

　　干電池的原理

　　干電池的主要工作原理就是氧化還原反應(yīng)在閉合回路中實現(xiàn)！化學方程式為：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，以鋅筒為負極，把化學能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芄┙o外電路。在化學反應(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、半導體收音機、收錄機、照相機、電子鐘、玩具等，而且也適用于國防、科研、電信、航海、航空、醫(yī)學等國民經(jīng)濟中的各個領(lǐng)域，十分好用。

　　以上就是鋰電池的工作原理和干電池的原理。鋰離子電池是一種可充電二次電池，鋰電池的正極材料、負極材料、電解質(zhì)、隔膜被稱為鋰電池的四個最核心材料。正負極材料主要功能是使鋰離子較自由的脫出/嵌入，從而實現(xiàn)充放電功能。