锂离子电池是怎样工作的?
一、发展及分类
“锂电池”,是一类由锂金属或锂合金为正/负极材料、使用非水电解质溶液的电池。
锂电池最早期应用在心脏起搏器中。锂电池的自放电率极低,放电电压平缓等优点,使得植入人体的起搏器能够长期运作而不用重新充电。锂电池一般有高于3.0伏的标称电压,更适合作集成电路电源。二氧化锰电池,就广泛用于计算器,数码相机、手表中。
为了开发出性能更优异的品种,人们对各种材料进行了研究,从而制造出前所未有的产品。
1912年锂金属电池最早由Gilbert N. Lewis提出并研究。
20世纪70年代时,M. S. Whittingham提出并开始研究锂离子电池。
1992年Sony成功开发锂离子电池。它的实用化,使人们的移动电话、笔记本、计算器等携带型电子设备的重量和体积大大减小。
由于锂金属的化学特性非常活泼,使得锂金属的加工、保存、使用,对环境要求非常高。随着科学技术的发展,锂电池已经成为了主流。
锂电池大致可分为两类:锂金属电池和锂离子电池。
锂离子电池不含有金属态的锂,并且是可以充电的。可充电电池的第五代产品锂金属电池在1996年诞生,其安全性、比容量、自放电率和性能价格比均优于锂离子电池。由于其自身的高技术要求限制,只有少数几个国家的公司在生产这种锂金属电池。
二、工作原理
1. 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: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
三、特征
高能量密度锂离子电池的重量是相同容量的镍镉或镍氢电池的一半,体积是镍镉的20-30%,镍氢的35-50%。
高电压一个锂离子电池单体的工作电压为3.7V(平均值),相当于三个串联的镍镉或镍氢电池。
无污染锂离子电池不含有诸如镉、铅、汞之类的有害金属物质。
不含金属锂锂离子电池不含金属锂,因而不受飞机运输关于禁止在客机携带锂电池等规定的限制。
循环寿命高在正常条件下,锂离子电池的充放电周期可超过500次,磷酸亚铁锂则可以达到2000次。
无记忆效应记忆效应是指镍镉电池在充放电循环过程中,电池的容量减少的现象。锂离子电池不存在这种效应。
快速充电使用额定电压为4.2V的恒流恒压充电器,可以使锂离子电池在1.5-2.5个小时内就充满电;而新开发的磷铁锂电池,已经可以在35分钟内充满电。
三、优缺点分析
1.优点
(1)能量比较高。具有高储存能量密度,已达到460-600Wh/kg,是铅酸电池的约6-7倍;
(2)使用寿命长,使用寿命可达到6年以上,磷酸亚铁锂为正极的电池1C(100%DOD)充放电,有可以使用10,000次的记录;
(3)额定电压高(单体工作电压为3.7V或3.2V),约等于3只镍镉或镍氢充电电池的串联电压,便于组成电池电源组;锂电池可以通过一种新型的锂电池调压器的技术,将电压调至3.0V,以适合小电器的使用。
(4)具备高功率承受力,其中电动汽车用的磷酸亚铁锂锂离子电池可以达到15-30C充放电的能力,便于高强度的启动加速;
(5)自放电率很低,这是该电池最突出的优越性之一,一般可做到1%/月以下,不到镍氢电池的1/20;
(6)重量轻,相同体积下重量约为铅酸产品的1/6-1/5;
(7)高低温适应性强,可以在-20℃--60℃的环境下使用,经过工艺上的处理,可以在-45℃环境下使用;
(8)绿色环保,不论生产、使用和报废,都不含有、也不产生任何铅、汞、镉等有毒有害重金属元素和物质。
(9)生产基本不消耗水,对缺水的我国来说,十分有利。
比能量指的是单位重量或单位体积的能量。比能量用Wh/kg或Wh/L来表示。Wh是能量的单位,W是瓦、h是小时;kg是千克(重量单位),L是升(体积单位)。
2.缺点
1.锂原电池均存在安全性差,有发生爆炸的危险。
2.钴酸锂的锂离子电池不能大电流放电,价格昂贵,安全性较差。
3.锂离子电池均需保护线路,防止电池被过充过放电。
4.生产要求条件高,成本高。
5.使用条件有限制,高低温使用危险大。
锂离子电池内部结构,它是如何工作的?上
锂离子是采用含有锂元素的材料作为电极的电池,它是现代高性能电池的代表。目前,我们用的手机、笔记本电脑、数码摄像机等都是使用的锂离子电池。可以说,它现在是我们的生活和工作中不可缺少的一种电源。
锂离子电池是一种可以充电的电池,它主要依靠锂离子在正极和负极之间的移动来工作。通常人们把锂离子进入正极材料的过程叫嵌入,离开的过程叫脱嵌;锂离子进入负极材料的过程叫插入,离开的过程叫脱插。锂离子电池是由锂电池发展而来。锂离子电池的能量密度很大,平均输出的电压也很高,自放电量很小,工作温度范围为-20℃~60℃,其循环性能优越,可快速充放电,充电效率高达100%,而且输出功率大、用寿命长,不含有毒有害物质,被称为绿色环保电池。而锂离子二次电池通常由电极组件、容纳该电极组件的容器以及电解液组成。
13.锂离子电池内部结构,它是如何工做的?下
锂离子电池主要由正极、负极、电解液、隔膜以及外部连接、包装部件构成。其中,正极、负极包含活性电极物质、导电剂、粘结剂等,均匀涂布于铜箔和铝箔集流体上。
在充电过程中,电池内部,锂以离子形式从正极脱出,由电解液传输穿过隔膜,嵌入到负极中;电池外部,电子由外电路迁移到负极。在放电过程中:电池内部锂离子从负极脱出、穿过隔膜,嵌入到正极中;电池外部,电子由外电路迁移到正极。随着充、放电,迁移于电池间的是“锂离子”,而非单质“锂”,因此电池被称为“锂离子电池”。
手机锂电池应用前的检验主要通过测试来进行,大电流弹片微针模组担当连接的功能,在电流传输上提供稳定性和强大的过流能力。
锂离子电池的工作原理是怎样的
1、锂离子电池的工作原理是锂离子以电解液为介质在正负极之间,实现电池的充放电;2、 一个锂离子电池主要由正极、负极、电解液及隔膜组成,外加正负极引线,安全阀,正温度控制端子,电池壳等;3、充电时,锂离子从正极材料中脱嵌,经过隔膜和电解液,嵌入到负极材料中,放电以相反过程进行。
锂离子电池工作原理
1、当对电池进行充电时,电池的正极上有锂离子生成,生成的锂离子经过电解液运动到负极。而作为负极的碳呈层状结构,它有很多微孔,达到负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中,嵌入的锂离子越多,充电容量越高。同样,当对电池进行放电时(即我们使用电池的过程),嵌在负极碳层中的锂离子脱出,又运动回...
锂离子电池的工作原理
锂离子电池是一种二次电池(充电电池),它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中,Li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌:充电时,Li+从正极脱嵌,经过电解质嵌入负极,负极处于富锂状态;放电时则相反。辨别电池是否为锂电池的方法如下:1、电池容量。一般的镉镍电池的容量为500-600mA...
锂离子电池的工作原理
锂离子电池的工作原理本质上是锂离子在正负极之间的迁移。在充电和放电过程中,锂离子在正负极之间移动,同时电子通过外部电路进行流动,形成电流。这种化学反应的可逆性使得锂离子电池能够反复充放电。正极材料通常选择含有锂的氧化物,而负极则采用石墨或其他碳材料。电解质一般为有机溶剂,能够传导锂离子。...
锂离子电池工作原理 锂离子电池的工作原理是怎样的
1、从锂电池充电过程、放电过程和电池保护板三大部分介绍其工作原理:2、锂电池充电过程 电池的正极由锂离子生成,生成的锂离子从正极“跳进”电解液里,通过电解液“爬过”隔膜上弯弯曲曲的小洞,运动到负极,与早就通过外部电路跑到负极的电子结合在一起。正极上发生的反应为:LiCoO2==充电==Li1-x...
锂离子电池是怎样工作的?
锂离子电池是一种可以充电的电池,它主要依靠锂离子在正极和负极之间的移动来工作。通常人们把锂离子进入正极材料的过程叫嵌入,离开的过程叫脱嵌;锂离子进入负极材料的过程叫插入,离开的过程叫脱插。锂离子电池是由锂电池发展而来。锂离子电池的能量密度很大,平均输出的电压也很高,自放电量很小,工作...
锂离子电池的工作原理是怎样的?它是如何充放电的?
二、锂电池的工作原理 1. 锂金属电池使用二氧化锰作为正极材料,金属锂或其合金金属作为负极材料,非水电解质溶液作为电解液。其放电反应为:Li+ + MnO2 → LiMnO2。2. 锂离子电池采用锂合金金属氧化物作为正极材料,石墨作为负极材料,非水电解质溶液作为电解液。充电时正极和负极上的反应分别为:...
锂离子电池的工作原理是什么?是什么决定了电池的能量密度和充电速度...
锂离子电池的工作原理,就是当对电池进行充电的时候,电池上的正极上有锂离子生成,有锂离子生成之后,也会经过电解液运动到负极,作为负极的探测层状结构有非常多的微孔,达到负极之后也会产生其他的反应离子会嵌入到碳层的微孔之中,嵌入的锂离子越多充电的容量也就越高。电池的能量密度和充电速度最...
理子电池原理是?
下面从锂电池充电过程、放电过程和电池保护板三大部分给大家介绍其工作原理:1、锂电池充电过程 电池的正极由锂离子生成,生成的锂离子从正极“跳进”电解液里,通过电解液“爬过”隔膜上弯弯曲曲的小洞,运动到负极,与早就通过外部电路跑到负极的电子结合在一起。●正极上发生的反应为:LiCoO2==充电==...
锂离子电池的工作原理
锂离子电池的工作原理是充电和放电。当电池充电时,锂离子在电池正极形成,锂离子通过电解液到达负极。负碳呈层状结构,有许多微孔。到达负极的锂离子被嵌入碳层的微孔中。锂离子嵌入越多,充电容量越大。同样的道理,当电池放电时(我们使用电池的过程),嵌在负极碳中的锂离子就会出来,并回到正极。锂...
茅俗亚邦: 锂离子是采用含有锂元素的材料作为电极的电池,它是现代高性能电池的代表.目前,我们用的手机、笔记本电脑、数码摄像机等都是使用的锂离子电池.可以说,它现在是我们的生活和工作中不可缺少的一种电源. 锂离子电池是一种可以充电...
赫山区15214171783: 锂离子电池的工作原理? - ?
茅俗亚邦: 离子电池以碳素材料为负极,以含锂的化合物作正极,没有金属锂存在,只有锂离子,这就是锂离子电池.锂离子电池是指以锂离子嵌入化合物为正极材料电池的总称.锂离子电池的充放电过程,就是锂离子的嵌入和脱嵌过程.在锂离子的嵌入和脱嵌过程中,同时伴随着与锂离子等当量电子的嵌入和脱嵌(习惯上正极用嵌入或脱嵌表示,而负极用插入或脱插表示).在充放电过程中,锂离子在正、负极之间往返嵌入/脱嵌和插入/脱插,被形象地称为“摇椅电池”.
赫山区15214171783: 锂电池的工作原理 - ?
茅俗亚邦: 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:Li+MnO2=LiMnO2 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、...
赫山区15214171783: 锂电池的工作原理是什么,为什么有的手机锂电池是四个接头,有的是三个? - ?
茅俗亚邦: 手机锂电池的工作原理:充电时,加在电池两极的电势迫使正极的化合物释出锂离子,嵌入负极分子排列呈片层结构的碳中.放电时,锂离子则从片层结构的碳中析出,重新和正极的化合物结合,由于锂离子的移动从而产生了电流输出供手机使用.手机锂电池的使用中安全性问题值得注意,因此在手机锂电池出厂前的测试需要严格把控,用连接功能稳定的大电流弹片微针模组做连接导通作用,确保手机锂电池所过电流传输流畅.
赫山区15214171783: 锂离子电池的工作原理是什么??
茅俗亚邦: 锂离子电池的工作机理是:电池充电时,正极材料中的锂形成离子溶出,嵌入到负极改性石墨层中;电池放电时,锂离子从石墨层中脱嵌,穿过隔离膜回填到正极钴氧化锂的层状结构中.随充放电的进行锂离子不断的从正极和负极中嵌入和脱出,所以也有人称其为“摇椅电池”锂离子电池单体的额定电压为 3.6V,充电限制电压为 4.2V,放电限制电压为 2.5V .
赫山区15214171783: 谁知道锂离子电池的工作原理 - ?
茅俗亚邦: 锂离子电池目前有液态锂离子电池(LIB)和聚合物锂离子电池(PLIB)两类.其中,液态锂离子电池是指Li+嵌入化合物为正、负极的二次电池.正极采用锂化合物LiCoO2,LiNiO2或LiMn2O4,负极采用锂—碳层间化合物LixC6,典型的电池体...
赫山区15214171783: 聚合物锂离子电池的工作原理 - ?
茅俗亚邦: 所谓“聚合物锂离子电池”,其实是锂离子电池各种子系列产品中的一种,实际上它的主要部件:正极、负极和电解质以及工作原理都和使用液体电解质的锂离子电池一样,只是隔膜和包装材料不同,因此,归根到底它实质上,就是一种锂离子...
赫山区15214171783: 锂离子电池构造 - ?
茅俗亚邦: 锂离子电池是一种充电电池,它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作.在充放电过程中,Li+ 在两个电极之间往返嵌入和脱嵌:充电池时,Li+从正极脱嵌,经过电解质嵌入负极,负极处于富锂状态;放电时则相反.一般采用含有锂元素的材料作为电极的电池.是现代高性能电池的代表.
赫山区15214171783: 谁能简单的描述锂离子电池结构和工作原理? - ?
茅俗亚邦: 简单的说靠锂离子的定向移动:电解质是有机电解质(锂太活泼不能用水)、隔膜、正电极是锰(或钴、镍)酸锂盐或磷酸铁这些变价过渡金属酸根、负极是与锂离子结合的活性碳或其它金属.充电时锂离子从正极透过隔膜与活性碳插入相当于被还原;放电时锂离子脱离活性碳从负极透过隔膜与正极的阴离子嵌入放电.