锂电池结构图

圆柱、方形、软包锂电池的超全详解目前主流的锂电池封装形式主要有三种：圆柱、方形和软包，不同的封装结构意味着不同的特性，它们各有优缺点，下面我们就来一起探讨一下这三种电池的特点吧！一、圆柱形锂电池圆柱形锂电池分为磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂、钴锰混合、三元材料不同体系，外壳分为钢壳和聚合物两种，不同材料体系电池有不同的优点。

目前，圆柱主要以钢壳圆柱磷酸铁锂电池为主，这种电池的表现为容量高、输出电压高、良好的充放电循环性能、输出电压稳定、能大电流放电、电化学性能稳定、使用安全、工作温度范围宽、对环境友好。

广泛应用于太阳能灯具、草坪灯具、后备能源、电动工具、玩具模型上。

一个典型的圆柱形电池的结构包括：正极盖、安全阀、PTC元件、电流切断机构、垫圈、正极、负极、隔离膜、壳体。

最早的圆柱形锂电池是由日本SONY公司于1992年发明的18650锂电池，因为18650圆柱形锂电池的历史相当悠久，所以市场的普及率非常高，圆柱形锂电池采用相当成熟的卷绕工艺，自动化程度高，产品品质稳定，成本相对较低。

圆柱形锂电池有诸多型号，比如常见的有14650、17490、18650、21700、26650等。

圆柱型锂电池在日本、韩国锂电池企业中较为流行，中国国内也有相当规模的企业生产圆柱形锂电池。

二、方形锂电池方形锂电池通常是指铝壳或钢壳方形电池，方形电池的普及率在国内很高，随着近年汽车动力电池的兴起，汽车续航里程与电池容量之间的矛盾日渐突显，国内动力电池厂商多采用电池能量密度较高的铝壳方形电池为主，因为方形电池的结构较为简单，不像圆柱电池采用强度较高的不锈钢作为壳体及具有防爆安全阀的等附件，所以整体附件重量要轻，相对能量密度较高。

方型电池采用卷绕和叠片两种不同的工艺。

但由于方形锂电池可以根据产品的尺寸进行定制化生产，所以市场上有成千上万种型号，而正因为型号太多，工艺很难统一。

方形电池在普通的电子产品上使用没有问题，但对于需要多只串、并联的工业设备产品，最好使用标准化生产的圆柱形锂电池，这样生产工艺有保证，以后也更容易找到可替换的电池。

锂电池工作原理和结构图解，看完你就是专家！从上世纪90年代开始，锂电池开始进入市场，逐渐成为电器和IT 终端设备的动力选择。

更小的体积、更稳定的性能、更好的循环性，使锂电池逐渐遍布人们日常生活的各个方面，助力人类向清洁世界迈出重要一步。

相较于以化石燃料为基础的传统能源供给方式，锂电池的出现打破了以往的碳基供能方式，减少了碳排放量，为可持续发展提供了新路径。

我们俗称的锂电池其实分为锂金属电池和锂离子电池两种。

1、锂金属电池锂金属电池一般是使用二氧化锰为正极材料、金属锂或其合金金属为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。

放电反应原理为：Li MnO2=LiMnO2。

2、锂离子电池锂离子电池一般是使用锂合金金属氧化物为正极材料、石墨为负极材料、使用非水电解质的电池。

充电正极上发生的反应为：LiCoO2==Li(1-x)CoO2 XLi Xe-(电子)；充电负极上发生的反应为：6C XLi Xe- = LixC6；充电电池总反应：LiCoO2 6C = Li(1-x)CoO2 LixC6。

今天来详解一下锂电池工作原理和结构，让大家全方位的了解锂电池。

锂电池结构示意图了解锂电池工作原理之前，我们先大概了解下锂电池的组成部分，如下示意图：（1）正极——活性物质一般是钴酸锂或者锰酸锂，镍钴锰酸锂等材料，电动车则普遍是用镍钴锰酸锂（俗称三元）或者三元少量锰酸锂，纯的锰酸锂和磷酸铁锂则由于体积大、性能不好或成本过高而逐渐淡出视野，导电极流体使用厚度10--20微米的电解铝箔。

（2）隔膜——一种经特殊成型的高分子薄膜，薄膜有微孔结构，可以让锂离子自由通过，而电子不能通过。

（3）负极——活性物质为石墨，或近似石墨结构的碳，导电集流体使用厚度7-15微米的电解铜箔。

（4）有机电解液——溶解有六氟磷酸锂的碳酸酯类溶剂，聚合物的则使用凝胶状电解液。

（5）电池外壳——分为钢壳（方型很少使用）、铝壳、镀镍铁壳（圆柱电池使用）、铝塑膜（软包装）等，还有电池的盖帽，也是电池的正负极引出端。

所谓锂离子电池是指分别用二个能可逆地嵌入与脱嵌锂离子的化合物作为正负极构成的二次电池。

人们将这种靠锂离子在正负极之间的转移来完成电池充放电工作的独特机理的锂离子电池形象地称为“摇椅式电池”，俗称“锂电”。

锂离子电池的内部结构如下图所示：此主题相关图片如下：电池由正极锂化合物、中间的电解质膜及负极碳组成。

◎当电池充电时，锂离子从正极中脱嵌，在负极中嵌入，放电时反之。

一般采用嵌锂过渡金属氧化物做正极，如LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4。

◎做为负极的材料则选择电位尽可能接近锂电位的可嵌入锂化合物，如各种碳材料包括天然石墨、合成石墨、碳纤维、中间相小球碳素等和金属氧化物，包括SnO、SnO2、锡复合氧化物SnBxPyOz等。

◎电解质采用LiPF6的乙烯碳酸脂（EC）、丙烯碳酸脂（PC）和低粘度二乙基碳酸脂（DEC）等烷基碳酸脂搭配的高分子材料。

◎隔膜采用聚烯微多孔膜如PE、PP或它们复合膜，采用PP/PE/PP三层隔膜优点是熔点较低，具有较高的抗穿刺强度，起到了过热保险作用。

◎外壳采用钢或铝材料，具有防爆的功能。

锂离子电池的额定电压为3.6V。

电池充满时的电压（称为终止充电电压）一般为4.2V；锂离子电池终止放电电压为2.75V。

如果锂离子电池在使用过程中电压已降到2.75V后还继续使用，则称为过放电，对电池有损害。

锂电池充电原理：锂离子电池充电原理图：此主题相关图片如下：其中：Iconst：恒流充电电流；Ipre：预充电电流；Ifull：充满判断电流；Vconst：恒压充电电压；＝Vmin：预充结束电压及短路判断电压锂离子电池比较骄贵。

如果不满足其充电及使用要求，很容易出现爆炸，寿命下降等现象。

因为锂离子电池对温度、过压、过流及过放电很敏感，所以所有的电池内部均集成了热敏电阻（监控充电温度）及防过压、过流、过放电保护电路。

图一为标准锂离子电池充电原理曲线，锂离子电池的充电过程分三个阶段：预充电阶段；恒流充电阶段；恒压充电阶段。

锂离子电池的工作原理锂离子电池的结构如图2.1和图2.2 所示，一般由正极、负极和高分子隔膜构成。

锂离子电池的正极材料必须有能够接纳锂离子的位置和扩散路径，目前应用性能较好的正极材料是具有高插入电位的层状结构的过渡金属氧化物和锂的化合物，如Li x CoO2，Li x NiO2以及尖晶石结构的LiMn2O4等，这些正极材料的插锂电位都可以达到4V以上。

负极材料一般用锂碳层间化合物Li x C6，其电解质一般采用溶解有锂盐LiPF6、LiAsF6的有机溶液。

典型的锂离子蓄电池体系由碳负极(焦炭、石墨)、正极氧化钴锂(Li x CoO2）和有机电解液三部分组成。

锂离子电池的电化学表达式：正极反应：负极反应：电池反应：式中：M=Co、Ni、Fe、W等。

图2.1 锂离子电池结构示意图图2.2 圆柱形锂离子电池结构图锂离子电池实际上是一个锂离子浓差电池，正负电极由两种不同的锂离子嵌入化合物构。

充电时，Li+从正极脱嵌经过电解质嵌入负极，此时负极处于富锂态，正极处于贫锂态；放电时则相反，Li+从负极脱嵌，经过电解质嵌入正极，正极处于富锂态，负极处于贫锂态。

锂离子电池的工作电压与构成电极的锂离子嵌入化合物本身及锂离子的浓度有关。

因此，在充放电循环时，Li+分别在正负极上发生“嵌入-脱嵌”反应，Li+便在正负极之间来回移动，所以，人们又形象地把锂离子电池称为“摇椅电池”或“摇摆电池 ”。

锂离子蓄电池是在锂蓄电池的基础上发展起来的先进蓄电池，它基本解决了困扰锂蓄电池发展的两个技术难题，即安全性差和充放电寿命短的问题。

锂离子电池与锂电池在原理上的相同之处是：在两种电池中都采用了一种能使锂离子嵌入和脱嵌的金属氧化物或硫化物作为正极，采用一种有机溶剂—无机盐体系作为电解质。

不同之处是：在锂离子电池中采用使锂离子嵌入和脱嵌的碳材料代替纯锂作负极。

因此，这种电池的工作原理更加简单，在电池工作过程中，仅仅是锂离子从一个电极(脱嵌)后进入另一个电极(嵌入)的过程。

三元锂离子电池的结构三元锂离子电池，听起来就有点高大上是不是？不过别担心，咱们今天就把这玩意儿给拆解开，让它变得既简单又有趣！要是你平时玩电动汽车、手机、笔记本啥的，三元锂离子电池几乎已经悄悄地成了你生活中的“隐形英雄”了。

你可能没怎么注意到它，但它的存在可是非常重要的，能量储存、持久续航，都是它的“拿手好戏”。

话说回来，它也不是那么神秘，其实它的构造很有意思，有点像是分了层的三明治，既简单又巧妙，正好能满足咱们生活中的各种需求。

好啦，咱们就来聊聊它的内部结构，顺便了解下为什么它这么火，为什么各大手机、电动车都离不开它。

得从电池的基本结构讲起。

你知道吗，三元锂离子电池主要是由正极、负极、电解液和隔膜组成的，像四个好朋友一样，大家各自都有各自的任务。

正极就像电池的“心脏”，是电池的能量来源，充电时，锂离子就从正极“跑”到负极去，释放电能。

负极就像是电池的“储能罐”，它负责储存这些锂离子，等到需要放电时，再把这些锂离子“送”回正极，给手机、车子等提供动力。

电解液和隔膜嘛，它们就像是电池里的一对“保镖”，一个负责帮助离子在两极之间顺畅移动，一个负责防止两极短路。

简单来说，就是正极、负极、电解液、隔膜这四个“好兄弟”齐心协力，把电池的能量储存、释放功能搞得井井有条。

三元锂离子电池的“独门绝技”就在于它的正极材料。

咱们的三元电池之所以这么火，就因为它的正极材料是由三种金属元素——镍、钴、锰组成的，这三种金属的配比可以根据需求调整，从而达到不同的性能要求。

举个例子，镍多一些的话，电池的能量密度就更高，电池能存更多的电，续航也就更强；如果钴多一点，电池的稳定性会更好，放电时的性能也更均衡。

简单说，就是这三种金属各有千秋，正好能根据不同需求，打造出性能强劲又持久的电池。

就好像做菜一样，三种材料按比例搭配，做出来的味道才最合适。

你可能会问了，三元锂电池是不是就完美无缺了呢？其实嘛，它也有小小的缺点。

比如，它的价格比起普通的锂电池贵一些。