鋰電池工作原理是什么?鋰離子電池正極材料的工作原理

來源：存能電氣  日期：2019-11-12 15:55  瀏覽量：次

　　鋰電池工作原理是什么？鋰離子電池正極材料的工作原理。我們?nèi)粘Ｊ褂玫氖謾C和筆記本電池其實是鋰離子電池，鋰系電池分為鋰電池和鋰離子電池，但大家俗稱為鋰電池。真正的鋰電池由于危險性大，很少應用于日常電子產(chǎn)品。下面小編帶大家了解鋰電池工作原理是什么？鋰離子電池正極材料的工作原理。

　　鋰電池工作原理是什么

　　正極材料：LiMn2O4，負極材料：石墨

　　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。

　　鋰離子電池的正極和負極材料都是離子和電子的混合導體嵌入化合物，電子只能在正極和負極材料中運動。充放電過程需要鋰離子和電子共同作用，這就要求鋰離子電極材料具有良好的導電性和離子的擴散能力，以保證在放電過程中電子通過電極極耳迅速傳導到外電路。

　　鋰離子在負極材料脫嵌后迅速擴散到電解液；電解液中的鋰離子被載體送達正極材料，與電子結(jié)合形成嵌入化合物。

　　鋰電池的充放電要求

　　1.鋰電池的充電

　　單節(jié)鋰電池的最高充電終止電壓為4.2V，不能過充，否則會因正極的鋰離子丟失太多而使電池報廢。對鋰電池充電時，應采用專用的恒流、恒壓充電器，先恒流充電至鋰電池兩端電壓為4.2V后，轉(zhuǎn)入恒壓充電模式；當恒壓充電電流降至100mA時，應停止充電。

　　2.鋰電池的放電

　　由于鋰電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)原因，放電時鋰離子不能全部移向正極，必須保留一部分鋰離子在負極，以保證在下次充電時鋰離子能夠暢通地嵌入通道。否則，電池壽命會縮短。

　　為了保證石墨層中放電后留有部分鋰離子，就要嚴格限制放電終止最低電壓，也就是說鋰電池不能過放電。單節(jié)鋰電池的放電終止電壓通常為3.0V，最低不能低于2.5V。電池放電時間長短與電池容量、放電電流大小有關(guān)。

　　鋰離子電池正極材料的工作原理

　　鋰離子電池的正極材料通常由鋰的活性化合物組成，負極則是特殊分子結(jié)構(gòu)的碳，常見的正極材料主要成分為LiCoO2，充電時，在電極兩極的電勢迫使正極的化合物釋出鋰離子，嵌入負極分子排列呈片層結(jié)構(gòu)的碳中，放電時鋰離子則從片層結(jié)構(gòu)的碳中析出，重新和正極的化合物結(jié)合，鋰離子的移動產(chǎn)生了電流。

　　影響鋰離子電池正極材料的因素

　　1、結(jié)晶度

　　晶體結(jié)構(gòu)發(fā)育好，則結(jié)晶度高，有利于Li+擴散，材料的電化學能好；反之，則電化學性能差。

　　2、合成時間及合成溫度

　　合成時間影響結(jié)晶度的發(fā)育及反應的程度。合成時間短，反應不完全，結(jié)晶度發(fā)育不好，有雜質(zhì)相存在；時間過長，制備的晶型結(jié)構(gòu)可能發(fā)生很大的變化。

　　合成溫度影響材料的性能、結(jié)構(gòu)及反應程度。低溫合成雖可獲得顆粒較小，比表面積大，但同時反應時間過長，結(jié)晶性能差，反應不完全，雜質(zhì)相多，材料電化學性能不好；高溫合成反應時間短，結(jié)晶性能較好，反應完全，但材料顆粒尺寸較大，比表面積較小，材料電化學能性能差。

　　3、粒度

　　粒度影響材料的比表面積。粒徑過大，比表面積較小，粒體的吸附性相對較差，正極活性材料可能會脫離基體，游離在電解質(zhì)中，一旦和負極材料接觸，造成局部電池短路。

　　粒徑過小，比表面積過大，粉體極易團聚，難以在有機溶劑中分散開，電極片活性物質(zhì)分布不均勻，電池性能不降；同時粒體過細，易引起表面缺陷，誘發(fā)電池極化，降低正極的電化學能。

　　以上就是鋰電池工作原理和鋰離子電池正極材料的工作原理，由于鋰離子電池不使用時也會自然衰老，因此，購買時應根據(jù)實際需要量選購，不宜過多購入。