锂离子动力电池的工作原理

锂离子动力电池的工作原理

锂离子动力电池是一种常见的二次电池，其工作原理基于锂离子在正负极材料之间的迁移和嵌入/脱嵌过程。

锂离子动力电池通常由正极、负极、电解质和隔膜组成。

1. 正极：通常使用锂化合物（如LiCoO2、LiFePO4等）作为正极材料。在充电过程中，锂离子从负极通过电解质迁移到正极，嵌入到正极材料的晶格中。这导致了正极材料的氧化反应。

2. 负极：通常使用石墨材料作为负极。在充电过程中，锂离子从正极迁移到负极，并脱嵌出负极材料的晶格。这导致了负极材料的还原反应。

3. 电解质：电解质通常是由锂盐（如LiPF6）溶解在有机溶剂中形成的电解质溶液。它充当了锂离子的传输介质，使得锂离子能够在正负极之间移动。

4. 隔膜：隔膜用于分隔正负极，防止直接电子短路。它允许锂离子通过，但阻止电解质中的离子或电子的直接传递。

在充电过程中，外部电源将电流通过电池，使得正极材料氧化并嵌入

锂离子，同时负极材料还原并脱嵌锂离子。这样，电池会存储电能。

在放电过程中，当外部电路连接到电池上时，锂离子开始从正极迁移到负极，从而完成了电流的流动。这导致正极材料的还原反应和负极材料的氧化反应，释放出储存的电能。

锂离子动力电池具有高能量密度、较长的循环寿命和较低的自放电率等优点，因此被广泛应用于电动汽车、移动设备等领域。

锂离子电池工作原理

锂离子电池工作原理 正极反应：放电时锂离子嵌入，充电时锂离子脱嵌。 负极反应：放电时锂离子脱插，充电时锂离子插入。 电池总反应 以炭材料为负极，以含锂的化合物作正极的锂电池，在充放电过程中，没有金属锂存在，只有锂离子，这就是锂离子电池。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，又运动回正极。回正极的锂离子越多，放电容量越高。我们通常所说的电池容量指的就是放电容量。在Li-ion的充放电过程中，锂离子处于从正极→负极→正极的运动状态。Li-ion Batteries就像一把摇椅，摇椅的两端为电池的两极，而锂离子就象运动员一样在摇椅来回奔跑。所以Li-ion Batteries又叫摇椅式电池。 一般锂电池充电电流设定在0.2C至1C之间，电流越大，充电越快，同时电池发热也越大。而且，过大的电流充电，容量不够满，因为电池内部的电化学反应需要时间。就跟倒啤酒一样，倒太快的话会产生泡沫，反而不满。 正极 正极材料：可选正极材料很多，目前主流产品多采用锂铁磷酸盐。 正极反应：放电时锂离子嵌入，充电时锂离子脱嵌。 充电时：LiFePO?→ Li1-xFePO? + xLi + xe

放电时：Li1-xFePO?+ xLi + xe →LiFePO? 负极 负极材料：多采用石墨。新的研究发现钛酸盐可能是更好的材料。 负极反应：放电时锂离子脱插，充电时锂离子插入。 充电时：xLi + xe + 6C →LixC6 放电时：LixC6 → xLi + xe + 6C 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。电池一般采用含有锂元素的材料作为电极，是现代高性能电池的代表。 组成部分 钢壳/铝壳/圆柱/软包装系列： （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（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、性能不好或成本高而逐渐淡出。导电集流体使用厚度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。

锂离子电池工作原理

锂离子电池工作原理

正极反应：放电时锂离子嵌入，充电时锂离子脱嵌。 负极反应：放电时锂离子脱插，充电时锂离子插入。 电池总反应 以炭材料为负极，以含锂的化合物作正极的锂电池，在充放电过程中，没有金属锂存在，只有锂离子，这就是锂离子电池。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，又运动回正极。回正极的锂离子越多，放电容量越高。我们通常所说的电池容量指的就是放电容量。在Li-ion的充放电过程中，锂离子处于从正极→负极→正极的运动状态。Li-ion Batteries就像一把摇椅，摇椅的两端为电池的两极，而锂离子就象运动员一样在摇椅来回奔跑。所以Li-ion Batteries又叫摇椅式电池。 一般锂电池充电电流设定在0.2C至1C之间，电流越大，充电越

快，同时电池发热也越大。而且，过大的电流充电，容量不够满，因为电池内部的电化学反应需要时间。就跟倒啤酒一样，倒太快的话会产生泡沫，反而不满。 正极 正极材料：可选正极材料很多，目前主流产品多采用锂铁磷酸盐。 正极反应：放电时锂离子嵌入，充电时锂离子脱嵌。 充电时：LiFePO?→ Li1-xFePO? + xLi + xe 放电时：Li1-xFePO?+ xLi + xe →LiFePO? 负极 负极材料：多采用石墨。新的研究发现钛酸盐可能是更好的材料。 负极反应：放电时锂离子脱插，充电时锂离子插入。 充电时：xLi + xe + 6C →LixC6 放电时：LixC6 → xLi + xe + 6C

锂离子电池结构及其工作原理详解

锂离子电池结构及其工作原理详解 锂系电池分为锂电池和锂离子电池。手机和笔记本电脑使用的都是锂离子电池，通常人们俗称其为锂电池。而真正的锂电池由于危险性大，很少应用于日常电子产品。 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。 锂离子电池的工作原理 锂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”。 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，又运动回正极。回正极的锂离子越多，放电容量越高。 一般锂电池充电电流设定在0.2C至1C之间，电流越大，充电越快，同时电池发热也越大。而且，过大的电流充电，容量不够满，因为电池内部的电化学反应需要时间。就跟倒啤酒一样，倒太快的话会产生泡沫，反而不满。 对电池来说，正常使用就是放电的过程。 锂电池放电需要注意几点：

锂离子电池工作原理

1 锂离子电池基础知识 锂是锂离子电池的核心，它是最轻的金属元素，金属锂的比重只有水的一半，铝是较轻的金属，锂的比重只有铝的五分之一。锂的电负性是所有金属中最负的，锂离子的还原电位高达-3V。根据计算，1克锂转化为锂离子时所能得到的电荷数为3860mAh，加之它的大于3V的工作电压，锂作为电池的负极材料当之无愧轻量级的大力士。 早期负极为金属锂的“锂电池”，但金属锂的化学活性太大，充电时产生的枝晶会使电池短路，目前尚未真正解决其安全问题。经过长期的探索、研究，发现锂可与许多金属形成合金，其活性要小许多，更奇妙的是锂可以在许多层状结构的物质中可逆地嵌入和脱出。锂以这些材料为载体就安全多了。 锂离子电池的未来将发展新的正负极材料，如部分动力电池：负极LiC+正极LiMn2O4锂聚合物电池。在正、负电极粘结剂、电解质三者中任何一种使用高分子聚合物的锂离子电池就可以成为锂聚合物电池。现在常见的是使用高分子胶体取代常规液体电解质的锂聚合物电池。 1.1锂离子电池简介 ?正极采用锂化合物Li X CoO2、Li X NiO2、LiFePO4或Li X MnO2 ?负极采用锂-碳层间化合物Li X C6。 ?电解质为溶解有锂盐LiPF6、LiAsF6等有机溶液。 充电池时，此时正极上的电子从通过外部电路跑到负极上，正锂离子Li+从正极“跳进”电解液里，“爬过”隔膜上弯弯曲曲的小洞，“游泳”到达负极，与早就跑过来的电子结合在一起。Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态。 放电有恒流放电和恒阻放电，恒流放电其实是在外电路加一个可以随电压变化而变化的可变电阻，恒阻放电的实质都是在电池正负极加一个电阻让电子通过。由此可知，只要负极上的电子不能从负极跑到正极，电池就不会放电。电子和Li+都是同时行动的，方向相同但路不同，放电时，电子从负极经过电子导体跑到正极，锂离子Li+从负极“跳进”电解液里，“爬过”隔膜上弯弯曲曲的小洞，“游泳”到达正极，与早就跑过来的电子结合在一起。 离子电池又称为“摇椅电池”，是指以可供锂离子嵌入脱嵌的物质作为正、负极的二次电池。电解质一般采用溶解有锂盐的有机溶液，根据所用电解质的状态，可分为液态锂离子电池、聚合物锂离子电池和全固态锂离子电池。 1.2锂离子电池的工作原理 (1) 锂离子电池电化学反应机理 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，PTC（正温度控制端子），电池壳等。虽然锂离子电池种类繁多，但其工作原理大致相同。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。以典型的液态锂离子为例，当以石墨为负极材料，以LiCoO2为正极材料时，其充放电原理为：?正极反应：LiCoO2== Li1-x CoO2 + xLi+ + xe- ?负极反应：6C + xLi+ + xe- == Li x C6 ?电池总反应：LiCoO2 + 6C ==Li1-x CoO2 + Li x C6 ?放电时发生上述反应的逆反应。 充电时，Li+从LiCoO2中发生脱嵌，释放一个电子，C3+被氧化为C4 +，与此同时，Li+经过隔膜和电解液迁移到负极石墨表面，进而插入到石墨结构中，石墨结构同时得到一个电子，形成锂—碳层间化合物Li x C6，放电时过程则相反，Li+从石墨结构脱插，嵌入到正极LiCoO2中。（2）锂离子电池的优点 ①能量密度高，输出功率大。 ②平均输出电压高(约3.6V)，为Ni-Cd、Ni-MH电池的三倍。 ③工作温度范围宽，一般能在-20-45℃，期望值为-40-70℃。

锂离子电池充放电工作原理

锂离子电池充放电工作原理 锂离子电池是目前智能手机、平板电脑等多种便携式电子设备中常用的电池之一。它采用了先进的化学反应原理，实现充电与放电的过程。本文将从锂离子电池的结构和充放电原理两个方面来探讨锂离子电池的工作原理。 一、锂离子电池的结构 锂离子电池由正极、负极、电解质和隔膜四部分组成。其中，正极材料一般采用钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂等材料，负极材料则多为石墨。电解质一般为有机液体，它能够实现锂离子的传递，而隔膜则起到隔离正负极材料的作用。 二、锂离子电池的充放电原理 充电过程：锂离子电池的充电过程是将锂离子从正极材料中移动到负极材料中的过程。在充电时，通过外部电源施加正极与负极之间的电压差，正极材料逐渐失去锂离子，同时负极材料逐渐吸收锂离子。锂离子在电解质中移动，通过隔膜进入负极材料，然后在负极材料中嵌入石墨层中。在充电过程中，正极材料的锂离子浓度逐渐降低，直到负极材料的锂离子浓度达到一定程度时，充电过程结束。 放电过程：锂离子电池的放电过程是将嵌入在负极材料中的锂离子移动到正极材料中的过程。在放电时，通过外部电路将电池正负极

之间的电路闭合，电子从负极材料流向正极材料，而锂离子则在电解质中移动，通过隔膜进入正极材料。在正极材料中，锂离子与材料中的钴、锰等元素发生化学反应，释放出电子，从而产生电能。在放电过程中，正极材料的锂离子浓度逐渐增加，直到负极材料中的锂离子被耗尽，放电过程结束。 三、结论 锂离子电池的充放电过程是通过正负极材料中锂离子的移动来实现的。在充电过程中，电压差促使锂离子从正极材料流向负极材料，并在负极材料中嵌入石墨层中；而在放电过程中，电路闭合促使锂离子从负极材料流向正极材料，并与材料中的钴、锰等元素发生化学反应，从而释放出电子，产生电能。锂离子电池通过这种充放电过程，实现了电池的长时间使用和高性能输出，成为了便携式电子设备中常用的电池之一。

锂离子电池的结构和工作原理

锂离子电池的结构和工作原理 一、引言 二、锂离子电池的结构 1.正极材料 2.负极材料 3.电解质 4.隔膜 三、锂离子电池的工作原理 1.充电过程 a.正极反应 b.负极反应 2.放电过程 a.正极反应 b.负极反应 四、总结 引言： 锂离子电池是目前最为广泛使用的一种可充电电池，其具有高能量密度、长寿命、轻量化等优点，已经广泛地应用于手机、笔记本电脑、无人机等领域。本文旨在介绍锂离子电池的结构和工作原理。

二、锂离子电池的结构： 锂离子电池由正极材料、负极材料、电解质和隔膜组成。 1. 正极材料： 正极材料是锂离子电池中最重要的组成部分之一，其主要作用是接受锂离子，在充放电过程中与负极材料发生化学反应。目前常用的正极材料有三种：钴酸锂、锰酸锂和磷酸铁锂。 2. 负极材料： 负极材料是接受锂离子的地方，在充放电过程中与正极材料发生化学反应。目前常用的负极材料有两种：石墨和硅。 3. 电解质： 电解质是连接正负极的介质，它能够让离子在正负极之间传递。目前常用的电解质有两种：液态电解质和固态电解质。 4. 隔膜： 隔膜是分隔正负极的物理屏障，它能够防止正负极直接接触，从而避免短路。目前常用的隔膜有两种：聚丙烯薄膜和陶瓷薄膜。 三、锂离子电池的工作原理： 锂离子电池的充放电过程可以分为四个步骤：正极反应、负极反应、离子传输和电荷平衡。

1. 充电过程： 充电过程中，外部直流电源将正向电压施加到锂离子电池的正负极上，从而使得锂离子从正极材料中脱离，经过电解质传输到负极材料中， 被负极材料吸收。 a. 正极反应： CoO2 + Li+ + e- → LiCoO2 b. 负极反应： LiC6 → C6 + Li+ + e- 2. 放电过程： 放电过程中，锂离子从负极材料中脱离，经过电解质传输到正极材料中，被正极材料吸收。 a. 正极反应： LiCoO2 + e- → CoO2 + Li+ b. 负极反应： C6 + Li+ + e- → LiC6 3. 离子传输：

锂电池原理 锂电池的工作原理解析与注意事项

锂电池原理锂电池的工作原理解析 与注意事项 一、锂电池的原理 1、简述锂电池以及工作原理 锂离子电池自1990年问世以来，因其卓越的性能得到了迅猛的发展，并广泛地应用于社会。锂离子电池以其它电池所不可比拟的优势迅速占领了许多领域，象大家熟知的移动电话、笔记本电脑、小型摄像机等等。 目前锂电池公认的基本原理是所谓的“摇椅理论”。锂电池的充放电不是通过传统的方式实现电子的转移，而是通过锂离子在层壮物质的晶体中的出入，发生能量变化。在正常充放电情况下，锂离子的出入一般只引起层间距的变化，而不会引起晶体结构的破坏，因此从充放电反映来讲，锂离子电池是一种理想的可逆电池。在充放电时锂离子在电池正负极往返出入，正像摇椅一样在正负极间摇来摇去，故有人将锂离子电池形象称为摇椅电池。 我们经常说的锂离子电池的优越性是针对于传统的镍镉电池（Ni/Cd）和镍氢电池（Ni/MH）来讲的。具有工作电压高比能量大循环寿命长自放电率低无记忆效应等优点。

1.锂离子电池 锂离子电池包含两个被电解质阻隔的电极。电解质是一种离子导体和电子绝缘体。在放电过程中，电池将化学能转化为电能。电池包中可以包含几个或者平行串联的单个电池。 锂离子电池是一种被人们熟知的rocking chair或者swing电池，因为其在充放电过程中电荷媒介会在电解质中穿梭在电极材料中嵌入或者迁出。 2.电池电压 在某种意义上，电池可以看作“电荷”泵。正负极端的压力差被称作为电压或者电动势。通过外电路进行电子转移的自由能以及在两个插层电极之间的锂离子在两端之间的化学电压是相关的。电极的电势越高，材料中的Li就越难迁出。在放电过程中，Li能够从阳极中能量较高的状态转移到阴极能量较低的状态。 电池依靠其电化学活性物质来储存化学能。这些能量可以按照需求通过氧化还原反应来转化为电能。 3.电池的组成 锂离子电池一般包含三个主要成分：阳极，阴极，电解质。 阳极：在放电过程中电子通过外电路转移走，电极材料被氧化。大部分商用的电池使用基于炭/石墨的电极材料；不过金属或者合金也可以作

锂电池的工作原理

锂电池的工作原理 锂电池是一种常见的充电电池，是目前便携式电子设备和交通工具的主要能源来源之一。本文将从锂电池的构造、化学反应原理和工作原理三个方面，详细介绍锂电池的工作原理。 一、锂电池的构造 锂电池由正极、负极、电解质和隔膜等基本组成部分构成。 1. 正极：通常由锂钴酸锂（LiCoO2）等化合物制成，可以与锂离子发生换位反应，作为锂电池的主要电化学活性材料。 2. 负极：负极通常由石墨（碳）等具有良好导电性和体积稳定性的材料制成，可以与锂离子反应生成锂化碳化合物，作为锂离子的存储和输送载体。 3. 电解液：电解液通常是含锂盐的有机溶剂（如丙二醇二甲醚、碳酸二甲酯等），可以提供锂离子传输的离子介导体。 4. 隔膜：隔膜通常由聚乙烯等高分子材料制成，可以避免正负电极短路。 二、化学反应原理 锂电池的电化学反应是指在正负电极和电解液的共同作用下，正负离子的移动进行电化学反应。由于锂离子在正负极之间来回移动，因此锂电池也称为可逆电池。锂电池主要有充电和放电两个基本过程，反应方程式如下：

正极放电反应：LiCoO2 → Li1-xCoO2 + xLi+ + xe- 负极放电反应：xLi+ + xe- + C6 → LiC6 整个放电反应方程式为：LiCoO2 + C6 → Li1-xCoO2 + LiC6 在充电过程中，离子的运动方式与放电过程相反，负极向正极输送锂离子，正负极各自恢复原来的结构状态，而电化学反应的方向也将相反。 三、锂电池的工作原理 锂电池的工作原理可以粗略地分为三个过程：充电、放电和静置。如下所示： 1. 充电过程 在锂电池充电过程中，外部电源通电，使电解液中的锂离子流向正极，与正极材料发生化学反应，将电荷储存起来。电池负极材料中的锂离子则向外释放，被电解液中的锂离子接收，进入电池的阳极进行氧化还原反应。在充电过程中，电化学反应方向和放电过程相反。 2. 放电过程 在锂电池放电过程中，电子在负极和正极之间流动，形成电流。负极中的锂离子被提取，通过电解质传输到正极。当锂离子到达正极时，它们被吸收，进入正极材料中。这个过程释放出锂离子绑定的电荷，形成电流。 3. 静置过程

锂离子电池的构成与工作原理

锂离子电池的构成与工作原理 随着科技的不断发展，锂离子电池已经成为我们日常生活中不可或缺的一部分。无论是手机、笔记本电脑还是电动汽车，锂离子电池都扮演着重要的角色。那么，锂离子电池是如何构成的？又是通过怎样的工作原理实现能量的储存和释放的呢？本文将从构成和工作原理两个方面进行探讨。 首先，我们来了解一下锂离子电池的构成。锂离子电池主要由正极、负极、电 解液和隔膜四个基本组成部分构成。 正极是锂离子电池的重要组成部分，它通常由锂盐和钴酸锂、三元材料等混合 而成。正极的主要作用是储存和释放锂离子，从而实现电能的转化。钴酸锂具有较高的比容量和较好的循环性能，因此被广泛应用于锂离子电池的正极材料中。 负极是锂离子电池的另一个重要组成部分，它通常由石墨材料构成。负极的主 要作用是吸附和释放锂离子，实现电能的储存和释放。石墨材料具有良好的导电性和较高的比容量，因此被广泛应用于锂离子电池的负极材料中。 电解液是锂离子电池的导电介质，它通常由有机溶剂和锂盐组成。电解液的主 要作用是提供离子传输的通道，使得锂离子能够在正负极之间进行迁移。有机溶剂通常具有较高的电导率和较好的化学稳定性，因此被广泛应用于锂离子电池的电解液中。 隔膜是锂离子电池的另一个重要组成部分，它通常由聚合物材料构成。隔膜的 主要作用是隔离正负极，防止短路和电解液的混合。聚合物材料具有良好的隔离性能和较高的热稳定性，因此被广泛应用于锂离子电池的隔膜中。 了解了锂离子电池的构成，我们接下来来探讨一下它的工作原理。锂离子电池 的工作原理可以简单概括为充放电过程中锂离子的迁移和电子的流动。

在充电过程中，外部电源通过电解液提供的通道，将电子注入到正极，同时将锂离子从正极释放出来。锂离子在电解液中向负极迁移，同时电子从负极流回外部电源，完成充电过程。在这个过程中，正极材料中的锂离子被嵌入到负极材料中，实现了电能的储存。 在放电过程中，外部负载通过电解液提供的通道，从正极获取电子，同时将锂离子注入到正极。锂离子从负极向正极迁移，同时电子从负载流回正极，完成放电过程。在这个过程中，负极材料中的锂离子被释放出来，实现了电能的释放。 通过充放电过程中锂离子的迁移和电子的流动，锂离子电池实现了电能的储存和释放。同时，锂离子电池具有较高的能量密度和较长的循环寿命，因此被广泛应用于各个领域。 总结起来，锂离子电池的构成和工作原理是相互关联的。正极、负极、电解液和隔膜四个基本组成部分共同构成了锂离子电池的结构，而充放电过程中锂离子的迁移和电子的流动实现了电能的储存和释放。锂离子电池的发展将为我们的生活带来更多便利和可能性，也将在未来的科技领域发挥更加重要的作用。

锂电池工作原理和性能指标

一、锂电池工作原理与种类 1. 锂电池工作原理 锂电池是指用两个能可逆的嵌入与脱嵌的锂离子化合物作为正负极构成的二次电池。锂电池主要由正极板、负极板、电解质、隔膜与外壳组成。 其中，正极板上的活性物质一般选用LiCo02、LiNi02或者LiMn204，负极板上的活性物质一般选择碳材料。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混合溶剂体系。隔膜采用聚烯微多孔膜PE、PP或他们的复合膜。外壳采用钢或者铝材料。 当电池充电时，锂离子从正极中脱嵌，在负极中嵌入。 当电池放电时，锂离子从负极中脱嵌，在正极中嵌入。 2. 锂电池分类 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，聚合物锂离子电池与液态锂的工作原理相同，主要区别是电解液的不同。液态锂离子电池采用的是液态电解液，而聚合物锂离子电池主要采用聚合物电解质，这种聚合物可以是干态，也可以是胶态，目前大部分采用聚合物锂离子电池。 由于聚合物锂离子电池使用了胶体电解质，不会像液体电解液一样泄露，所以装配很容易，使得整体电池很轻，很薄。也不会产生由于漏液与燃料爆炸等安

全上的问题，因此可以用铝塑复合薄膜制造电池外壳，从而提高整个电池的比容量；聚合物锂离子电池还可以采用高分子做正极材料，其质量比能量将会比目前的液态锂离子电池提高50%以上。 二、锂电池主要性能指标 1. 电压（V） （1）电动势——电池正极负极之间的电位差E。 （2）额定电压——电池在标准规定条件下工作时应达到的电压。 （3）工作电压(负载电压、放电电压)——在电池两端接上负载R后，在放电过程中显示出的电压，等于电池的电动势减去放电电流i在电池内阻r上的电压降，U=E-i*r。 （4）终止电压——电池在一定标准所规定的放电条件下放电时，电池的电压将逐渐降低，当电池再不宜继续放电时，电池的最低工作电压称为终止电压。当电池的电压下降到终止电压后，再继续使用电池放电，化学“活性物质”会遭到破坏，减少电池寿命。 2. 电池容量（Ah） （1）理论容量——根据蓄电池活性物质的特性，按法拉第定理计算出的高理论值，一般用质量容量Ah/kg或体积容量Ah/L来表示。 （2）实际容量——在一定条件下所能输出的电量，等于放电电流与放电时间的乘积。 （3）标称容量——用来鉴别电池的近似安时值。 （4）额定容量——按一定标准所规定的放电条件下，电池应该放出的最低限度的容量。 （5）荷电状态(SOC)——电池在一定放电倍率下，剩余电量与相同条下额定容量的比值。反映电池容量的变化。 3. 能量(W*h、kw*h) （1）标称能量——按一定标准所规定的放电条件下，电池所输出的能量，电池的标称能量是电池额定容量与额定电压的乘积。 （2）实际能量——在一定条件下电池所能输出的能量，电池的实际能量是电池的实际容量与平均电压的乘积。 （3）比能量(Wh/kg)——动力电池组单位质量中所能输出的能量。 （4）能量密度(Wh/L)——动力电池组单位体积中所能输出的能量。 4. 功率(W、kW) 在一定的放电制度下，电池在单位时间内所输出的能量。 （1）比功率(W/kg)——动力电池组单位质量中所具有的电能的功率。 （2）功率密度(W/L)——动力电池组单位体积中所能输出的能量。 5. 电池内阻 电流流过电池内部受到的阻力，使电池电压降低，此阻力称为电池内阻。由于电池内阻的作用，电池放电时端电压低于电动势和开路电压。充电时端电压高于电动势和开路电压。 锂电池的内阻包括欧姆内阻和极化内阻。欧姆内阻由电极材料、电解液、隔膜电阻以及各部分零件的接触电阻组成。极化内阻是指化学反应时由极化引起的电阻，包括电化学极极化和浓差极化引起的电阻。 锂离子电池的实际内阻是指电池在工作时，电流流过电池内部所受到的阻

锂离子电池工作原理及基本概念

锂离子电池工作原理及基本概念 （第一课时） 1.正极：LiCoO2（锂钴氧化物）LiMnO2（锰酸锂）负极：C（碳） 2.基本原理：充电时，负极→富锂正极→负锂能量转换：寿命： 3.容量和比容量： 4.能量和比能量： 5.电压： 6.内阻： 7.放电平台： 8.充放电方式： 9.放电倍率和时率：10.充放电曲线图：11.锂离子电池的优点：12.锂离子电池的缺点：放电时，负极→负锂正极→富锂1000mah→600mah寿命结束 充放电500次以上工作电压：3.6-3.8v licoo2：145mah/glimnoo2：100-105mah/g（锰酸锂）wh/kgwh/lw=li*i=v/a电池标称电压*电池容量/重量（体称）v*mah/kg 1a=1000mahvah/kg 开路电压：4.2v工作电压：3.7v中值电压/电流终止电压：3.0v欧姆内阻→隔膜电解液极耳→接触内阻极化内阻→浓差极化→电化学极化充电至4.2v放电到3.0v 1000毫安时放电至3.6伏容量：82%充电→ 恒流充电（恒流、升压）→ 恒压充电（恒压、降流） 以标称容量*0.01c如（1000mah=10ah）放电→恒流放电（电流不变电压下降）→恒阻放电（负载不变电流变化）→连续放电→间歇放电 10倍标称100mah1000ma标称/1000mah100ma10额定充电和放电电压随时间增加或减少→ 高单体电压→ 没有记忆→ 高比能→ 长寿命→ 容易多收费→ 高成本 →大电流放电不好→液态电解液易起火 （钴酸锂）13环境对电池性能的影响：20℃-40℃电池自放电%/月自放电：6%-8%14不同容量的电池组合：组合→ 内阻差→ 电压差→ 容量差 15.评价电池的指标：容量，内阻，存储性能（电压下降容量下降内阻变化）循环寿命安全性能（短路过充针刺冲压高温）16.决定电池性能的主要因素：→电池所用的材料 17.业绩比较： →电解液 → 膈膜→ 单层→ 三层 →闭合温度，熔化温度（143℃）→电池结构

锂离子电池的工作原理

锂离子电池的工作原理 锂离子电池的结构如图2.1和图2.2 所示，一般由正极、负极和高分子隔膜构成。 锂离子电池的正极材料必须有能够接纳锂离子的位置和扩散路径，目前应用性能较好的正极材料是具有高插入电位的层状结构的过渡金属氧化物和锂的化合物，如Li x CoO2，Li x NiO2以及尖晶石结构的LiMn2O4等，这些正极材料的插锂电位都可以达到4V以上。负极材料一般用锂碳层间化合物Li x C6，其电解质一般采用溶解有锂盐LiPF6、LiAsF6的有机溶液。典型的锂离子蓄电池体系由碳负极(焦炭、石墨)、正极氧化钴锂(Li x CoO2）和有机电解液三部分组成。 锂离子电池的电化学表达式： 正极反应： 负极反应： 电池反应： 式中：M=Co、Ni、Fe、W等。 图2.1 锂离子电池结构示意图图2.2 圆柱形锂离子电池结构图锂离子电池实际上是一个锂离子浓差电池，正负电极由两种不同的锂离子嵌入化合物构。充电时，Li+从正极脱嵌经过电解质嵌入负极，此时负极处于富锂态，正极处于贫锂态；放电时则相反，Li+从负极脱嵌，经过电解质嵌入正极，正极处于富锂态，负极处于贫锂态。锂离子电池的工作电压与构成电极的锂离子嵌入化合物本身及锂离子的浓度有关。因此，在充放电循环时，Li+分别在正负极上发生“嵌入-脱嵌”反应，Li+便在正负极之间来回移动，所以，人们又形象地把锂离子电池称为“摇椅电池”或“摇摆电池”。 锂离子蓄电池是在锂蓄电池的基础上发展起来的先进蓄电池，它基本解决了

困扰锂蓄电池发展的两个技术难题，即安全性差和充放电寿命短的问题。锂离子电池与锂电池在原理上的相同之处是：在两种电池中都采用了一种能使锂离子嵌入和脱嵌的金属氧化物或硫化物作为正极，采用一种有机溶剂—无机盐体系作为电解质。不同之处是：在锂离子电池中采用使锂离子嵌入和脱嵌的碳材料代替纯锂作负极。因此，这种电池的工作原理更加简单，在电池工作过程中，仅仅是锂离子从一个电极(脱嵌)后进入另一个电极(嵌入)的过程。具体来说，当电池充电时锂离子是从正极中脱嵌，在碳负极中嵌入，放电时反之。在充放电过程中没有晶形变化，故具有较好的安全性和较长的充放电寿命。 锂离子电池的主要性能 锂离子电池的额定电压为3.6V（少数的是3.7V）。充满电时的终止充电电压与电池阳极材料有关：石墨的4.2V；焦炭的4.1V。充电时要求终止充电电压的精度在±1％之内。锂离子电池的终止放电电压为2.4～2.7V（电池厂家给出工作电压范围或终止放电电压的参数略有不同）。高于终止充电电压及低于终止放电时会对电池有损害。 其使用有一定要求：充电温度：0℃～45℃；保存温度：-20℃～+60℃。锂离子电池不适合大电流充放电。一般充电电流不大于1C，放电电流不大于2C（C 是电池的容量，如C=950mAh，1C的充电率即充电电流为950mA）。充电、放电在20℃左右效果较好，在负温下不能充电，并且放电效果差[4]，（在-20℃放电效果最差，不仅放电电压低，放电时间比20℃放电时的一半还少）。 锂离子电池的充放电特性 锂离子电池的标称电压为3.6V，充满电压为4.2V，对过充电和过放电都比较敏感。为了最大限度减少锂离子电池易受到的过充电、深放电以及短路的损害，单体锂离子电池的充电电压必须严格限制。其充放电特性如图2-3 锂离子电池的充电特性 锂电池在充电中具有如下的特性: 1.在充电前半段，电压是逐渐上升的; 2.在电压达到4.2V后，内阻变化，电压维持不变; 3.整个过程中，电量不断增加; 4.在接近充满时，充电电流会达到很小的值。 经过多年的研究，已经找到了较好的充电控制方法: 1.涓流充电达到放电终止电压 2. 7V ; 2.使用恒流进行充电，使电压基本达到4.2V。安全电流为小于0.8C; 3.恒流阶段基本能达到电量的80% ;

锂离子电池工作原理

锂离子电池工作原理 正极反响：放电时锂离子嵌入，充电时锂离子脱嵌。 负极反响：放电时锂离子脱插，充电时锂离子插入。 电池总反响 以炭材料为负极，以含锂的化合物作正极的锂电池，在充放电过程中，没有金属锂存在，只有锂离子，这就是锂离子电池。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，到达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，又运动回正极。回正极的锂离子越多，放电容量越高。我们通常所说的电池容量指的就是放电容量。在Li-ion的充放电过程中，锂离子处于从正极→负极→正极的运动状态。Li-ion Batteries就像一把摇椅，摇椅的两端为电池的两极，而锂离子就象运发动一样在摇椅来回奔跑。所以Li-ion Batteries又叫摇椅式电池。 一般锂电池充电电流设定在0.2C至1C之间，电流越大，充电越快，同时电池发热也越大。而且，过大的电流充电，容量不够满，因为电池内部的电化学反响需要时间。就跟倒啤酒一样，倒太快的话会产生泡沫，反而不满。 正极 正极材料：可选正极材料很多，目前主流产品多采用锂铁磷酸盐。 正极反响：放电时锂离子嵌入，充电时锂离子脱嵌。 充电时：LiFePO?→ Li1-xFePO? + xLi + xe

放电时：Li1-xFePO?+ xLi + xe →LiFePO? 负极 负极材料：多采用石墨。新的研究发现钛酸盐可能是更好的材料。 负极反响：放电时锂离子脱插，充电时锂离子插入。 充电时：xLi + xe + 6C →LixC6 放电时：LixC6 → xLi + xe + 6C 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；放电时那么相反。电池一般采用含有锂元素的材料作为电极，是现代高性能电池的代表。 组成局部 钢壳/铝壳/圆柱/软包装系列： 〔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，电动自行车那么普遍用镍钴锰酸锂〔俗称三元〕或者三元+少量锰酸锂，纯的锰酸锂和磷酸铁锂那么由于体积大、性能不好或本钱高而逐渐淡出。导电集流体使用厚度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。