鉅大LARGE | 點擊量:1126次 | 2020年09月09日
什么是鋰離子電池,其工作原理是什么?
其實經典的電化學命名規則,充電電池的命名應該是正極在前、負極在后,這樣該電池體系應該命名為氧化鉆鋰-石墨充電電池。但大家可以發現名字太難記了,由于充放電過程是通過鋰離子的移動實現的,日本人便將其命名為鋰離子電池,簡稱為鋰電。
一般來說,鋰離子電池重要包括正極、負極、隔膜和電解液四個組成部分。正極材料一般都是一些富鋰的層狀化合物,目前常見的商用正極材料重要有鈷酸鋰(LiCoO2)、錳酸鋰(LiMn2O4)、磷酸鐵鋰(LiFePO4)以及三元材料(LiMnxCo1-x-yNiyO2)等;而負極材料則重要是一些具有嵌鋰電位的單質或者化合物,大致重要可以分為碳類負極材料和非碳類負極材料;隔膜重要是用來防止正負極的直接接觸而導致短路,一般為不導電的高強度薄膜化的聚烯烴多孔膜,如PP、PE、PP/PE、PP/PE/PP等,它具有一定的孔徑和孔隙率,保證低電阻和高離子電導率。電解液是鋰離子在電池正負極傳輸的載體,電解質溶液通常使用的電解質是LiPF6,LiClO4等,溶劑重要有EC、DMC、PC和ClMC等。
鋰離子電池充電時,Li+從正極的富鋰層狀化合物中脫出,通過電解液,透過隔膜嵌入到負極材料中,這時負極變成了富鋰狀態,正極為貧鋰狀態;而放電的過程則相反,Li+首先從負極材料中脫出,經由電解液再返回到正極,此時電子經外電路從負極流向正極,從而使整個充放電過程中的電荷達到守恒。由于Li+可以在正負極材料中反復地嵌入與脫出,使鋰離子電池可以被循環使用;而且假如用一些石墨類的負極材料代替了金屬鋰,可以防止了鋰枝晶的出現,從而提高了鋰離子電池的安全性能。