锂离子电池工作原理培训教材[1]
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2023-11-01CATALOGUE 目录•锂离子电池基础知识•锂离子电池的种类和特点•锂离子电池的应用领域•锂离子电池的安全使用和注意事项•锂离子电池的发展趋势和未来展望01锂离子电池基础知识锂离子电池是一种二次电池,即可以充电也可以放电。
它由正极材料、负极材料、电解液、隔膜和外壳等组成。
锂离子电池具有高能量密度、长寿命、自放电率低等优点,因此在许多领域得到广泛应用,如手机、笔记本电脑、电动汽车等。
锂离子电池简介锂离子电池的工作原理是基于锂离子在正负极之间的迁移。
充电时,锂离子从正极迁移到负极;放电时,锂离子从负极迁移到正极。
充电和放电过程伴随着电能和化学能的转换,锂离子电池因此能够提供电能。
负极材料通常采用石墨或硅基材料,如Si/C复合材料。
它们能够吸附和释放锂离子,并传导电流。
正极材料通常采用锂过渡金属氧化物或磷酸盐,如LiCoO2、LiMn2O4等。
它们能够提供电池的能量并传导电流。
电解液由有机溶剂、锂盐和其他添加剂组成,它们能够提供锂离子迁移的通道,并传导电流。
外壳通常由金属或塑料材料制成,为电池提供保护和支持结构。
隔膜一种聚烯烃膜,位于正负极之间,能够阻止锂离子的迁移并防止短路。
02锂离子电池的种类和特点液态锂离子电池技术已经相对成熟,是目前市场上的主流电池类型之一。
技术成熟能量密度高适用范围广液态锂离子电池具有较高的能量密度,能够提供较长的续航时间。
适用于各种电子设备,如手机、笔记本电脑、平板电脑等。
030201固态锂离子电池使用固态电解质代替了液态锂离子电池中的液态电解质,具有更高的安全性。
安全性高固态锂离子电池的充电速度通常比液态锂离子电池更快。
充电速度快固态锂离子电池具有较长的使用寿命,能够提供更长时间的使用。
寿命长锂硫电池使用硫作为正极材料,具有极高的能量密度,能够提供更长的续航时间。
锂硫电池能量密度高锂硫电池中的硫是一种环境友好的材料,不会对环境造成严重的污染。
环境友好锂硫电池的成本相对较低,具有较高的市场竞争力。
锂离子电池培训教材锂的氧化/还原电位为-3.03V,原子序为3,它是地球上最轻的金属。
此外,一个原子的重量是6.941,密度为0.534g/cm3,这种轻但能量密度高的金属是小尺寸可充电电池的理想材料。
目前商业化的锂离子电池的能量密度约为 260至270kWh/m3,是镍镉电池的二倍以上。
而高能量密度电池的关键在于高负载容量的电极材料的开发,对于可逆的电极材料而言,具有层状或隧道结构等开放性结构材料为最适用。
在锂离子电池中,此类结构提供了锂离子容易进出的管道与快速的迁移率,可增加电池的循环寿命。
一、锂离子电池的特点1、高的能量密度锂离子电池密度约为铅蓄电池的3倍、镍镉电池的2倍、镍氢电池的1.5至2倍之间,与相同容量的镍镉电池和镍氢电池相比较,锂离子电池的重量减少了一半,体积缩小了20%到50%。
2、高的工作电压因为锂离子电池能提供的电压是镍镉和镍氢电池的三倍从而减少了需求电池的数量,使用于小型化的电子设备。
3、无记忆效应和镍镉镉电池不同,锂离子电池无因重复的浅充放电而引起充电容量减少的记忆效应,因此,什么时候充电都可以。
何谓记忆效应记忆效应对镍镉电池最为明显。
当每次充电时,在负极有氢氧化镉与电极作用,产生金属镉而沉积于负极表面。
放电时,负极表面的金属镉反应形成氢氧化镉,这即溶解-沉积反应,当充放电不完全时,电极内的镉金属会慢慢地产生大结晶体而使以后的化学反应受到阻碍,导致容量减少,此即所谓的“记忆效应”产生的缘由。
镍镉电池因具有强烈的记忆效应,很容易因充放电不良,而造成可用容量降低,须约在使用十次后,做一次完全充放电。
若已有记忆效应时,则可以连续做三次至五次完全充放电来释放记忆。
镍氢电池因记忆效应较弱,因此约在使用过约五十次时,做一次完全充放电即可。
而锂离子电池因没有记忆效应,所以千万不要放电,否则只会破坏电池结构,损耗电池的使用寿命。
4、安全性高因锂离子电池正极使用的是锂的氧化物,而无金属锂,故其安全性高。