鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:992次 | 2018年10月07日
鋰離子電池的工作原理及組成分析
低能量密度、循環(huán)壽命有限等使用問(wèn)題常常被人們?cè)嵅。桥c這些問(wèn)題相比,電池安全問(wèn)題卻是人們關(guān)注的焦點(diǎn)。
隨著手機(jī)、數(shù)碼產(chǎn)品、電動(dòng)汽車的普及,鋰離子電池在人們生活當(dāng)中扮演著越來(lái)越重要的角色。低能量密度、循環(huán)壽命有限等使用問(wèn)題常常被人們?cè)嵅。桥c這些問(wèn)題相比,電池安全問(wèn)題卻是人們關(guān)注的焦點(diǎn)。
近些年,由于電池安全問(wèn)題引發(fā)的事故比比皆是,很多問(wèn)題造成的后果觸目驚心,比如震驚業(yè)界的波音787“夢(mèng)幻”客機(jī)鋰電池起火事件,以及SamsungGalaxyNote7大范圍的電池起火爆炸事件,給鋰離子電池的安全性問(wèn)題再次敲響了警鐘。
鋰離子電池的組成及工作原理
鋰離子電池主要由正極、負(fù)極、電解液、隔膜以及外部連接、包裝部件構(gòu)成。其中,正極、負(fù)極包含活性電極物質(zhì)、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑等,均勻涂布于銅箔和鋁箔集流體上。
鋰離子電池的正極電位較高,常為嵌鋰過(guò)渡金屬氧化物,或者聚陰離子化合物,如鈷酸鋰、錳酸鋰、三元、磷酸鐵鋰等;鋰離子電池負(fù)極物質(zhì)通常為碳素材料,如石墨和非石墨化碳等;鋰離子電池電解液主要為非水溶液,由有機(jī)混合溶劑和鋰鹽構(gòu)成,其中溶劑多為碳酸之類有機(jī)溶劑,鋰鹽多為單價(jià)聚陰離子鋰鹽,如六氟磷酸鋰等;鋰離子電池隔膜多為聚乙烯、聚丙稀微孔膜,起到隔離正、負(fù)極物質(zhì),防止電子通過(guò)引起短路,同時(shí)能讓電解液中離子通過(guò)的作用。
在充電過(guò)程中,電池內(nèi)部,鋰以離子形式從正極脫出,由電解液傳輸穿過(guò)隔膜,嵌入到負(fù)極中;電池外部,電子由外電路遷移到負(fù)極。在放電過(guò)程中:電池內(nèi)部鋰離子從負(fù)極脫出、穿過(guò)隔膜,嵌入到正極中;電池外部,電子由外電路遷移到正極。隨著充、放電,遷移于電池間的是“鋰離子”,而非單質(zhì)“鋰”,因此電池被稱為“鋰離子電池”。