锂离子电池工作原理及组成结构介绍

来源：存能电气  日期：2019-05-09 08:54  浏览量：次

　　锂离子电池工作原理及组成结构介绍。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。

　　锂离子电池工作原理

　　锂离子电池，是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。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，现在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。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。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。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”。当对电池进行充电时，锂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，达到负极的锂离子电池就嵌入到碳层的微孔中，嵌入的锂离子越多，充电容量越高。

　　锂离子电池组成结构有哪些？

　　锂离子电池构成主要有正极、负极、非水电解质和隔膜四部分组成。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。

　　1.正极—活性物质一般为锰酸锂或者钴酸锂，镍钴锰酸锂材料，电动自行车则普遍用镍钴锰酸锂或者三元+少量锰酸锂，纯的锰酸锂和磷酸铁锂则由于体积大、性能不好或成本高而逐渐淡出。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、铝壳、镀镍铁壳）、铝塑膜等，还有电池的盖帽，也是电池的正负极引出端。

　　锂离子电池的正极电位较高，常为嵌锂过渡金属氧化物，或者聚阴离子化合物，如钴酸锂、锰酸锂、三元、磷酸铁锂等；锂离子电池负极物质通常为碳素材料，如石墨和非石墨化碳等；锂离子电池电解液主要为非水溶液，由有机混合溶剂和锂盐构成，其中溶剂多为碳酸之类有机溶剂，锂盐多为单价聚阴离子锂盐，如六氟磷酸锂等；锂离子电池隔膜多为聚乙烯、聚丙稀微孔膜，起到隔离正、负极物质，防止电子通过引起短路，同时能让电解液中离子通过的作用。

　　随着锂离子电池在人们的日常生活及军工业中的广泛应用,众多高校、研究机构、企业都在致力于锂离子电池新技术的研发,也许在不久的将来更安全、容量更高。