一张图看懂锂离子电池
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一张图看懂锂电池正极材料锂电池是目前广泛应用于移动设备、电动汽车和储能系统中的电池技术之一、它的高能量密度、长寿命和良好的循环性能使其成为许多领域的首选电池。
而锂电池的正极材料起着至关重要的作用,影响着电池的性能和稳定性。
锂电池的正极材料通常由锂相互嵌入和脱嵌的碳材料和过渡金属氧化物组成。
这些过渡金属氧化物包括锰氧化物、镍氧化物和钴氧化物。
不同的材料有不同的特点和用途。
锰氧化物(MnO2)通常用于锂电池中的次要电池,比如纽扣电池。
它具有良好的稳定性和较高的放电平台,但其比容量较低,充放电效率较低,循环寿命相对较短。
镍氧化物(NiO)作为锂电池正极材料的组成部分,可以提供较高的比容量和较高的放电平台。
它还具有较高的充放电效率和循环寿命。
然而,纯镍氧化物的安全性和稳定性较差,容易发生过热和短路。
钴氧化物(CoO2)是目前锂电池中最常用的正极材料之一,它具有较高的比容量、较高的放电平台和较高的能量密度。
它还具有较高的充放电效率和较长的循环寿命。
然而,钴氧化物较为昂贵,资源有限,同时也存在安全性和环境问题。
为了克服单一材料的缺点,研究人员也尝试将多种材料组合成复合材料作为锂电池正极材料。
比如钴锰氧化物(LiCo0.5Mn0.5O2)和钴镍氧化物(LiCoO2/LiNiO2)。
这些复合材料可以兼具不同材料的优点,提高电池的性能和循环寿命。
除了过渡金属氧化物,碳材料也是锂电池正极材料的重要组成部分。
以石墨为代表的碳材料可以作为锂离子的嵌入/脱出载体。
石墨具有较高的导电性和较长的循环寿命,但其比容量有限。
为了提高锂离子嵌入/脱出的容量,研究人员还研发了一些新型碳材料,如石墨烯、碳纳米管和多孔碳材料等。
这些材料具有较高的比容量和较好的电导率。
综上所述,锂电池的正极材料对电池的性能和稳定性起着至关重要的作用。
锰氧化物、镍氧化物和钴氧化物作为单一材料,具有各自的特点和用途。
而复合材料和碳材料的应用可以提高电池的性能和循环寿命。
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。
锂离子电池工作原理怎么画
首先,画一个实心圆表示锂离子电池的外壳。
在圆的上方画一个长方形,代表电池的正极。
在长方形的右边画一个短方形,表示正极的集电体。
在长方形的左边画一个小圆,表示正极内的锂化合物。
在圆的下方画一个长方形,代表电池的负极。
在长方形的右边画一个短方形,表示负极的集电体。
在长方形的左边画一个小圆,表示负极内的锂化合物。
在正负极之间画一条折线,代表电解质。
这条折线连接了正负极的集电体和锂化合物。
最后,在长方形的上方和下方分别画两个箭头,表示电流的流动方向。
这样,你就成功地画出了一个简单的锂离子电池的工作原理示意图。
锂离子电池内部结构及充电原理
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:
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。