講解鋰離子電池與鋰金屬電池的工作原理
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2020-05-10 11:32
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鋰離子電池的工作原理
鋰離子電池以碳素材料為負(fù)極，以含鋰的化合物作正極，沒有金屬鋰存在，只有鋰離子，這就是鋰離子電池。鋰離子電池是指以鋰離子嵌入化合物為正極材料電池的總稱。鋰離子電池的充放電過程，就是鋰離子的嵌入和脫嵌過程。在鋰離子的嵌入和脫嵌過程中，同時(shí)伴隨著與鋰離子等當(dāng)量電子的嵌入和脫嵌（習(xí)慣上正極用嵌入或脫嵌表示，而負(fù)極用插入或脫插表示）。在充放電過程中，鋰離子在正、負(fù)極之間往返嵌入/脫嵌和插入/脫插，被形象地稱為“搖椅電池”。
當(dāng)對電池進(jìn)行充電時(shí)，電池的正極上有鋰離子生成，生成的鋰離子經(jīng)過電解液運(yùn)動到負(fù)極。而作為負(fù)極的碳呈層狀結(jié)構(gòu)，它有很多微孔，達(dá)到負(fù)極的鋰離子就嵌入到碳層的微孔中，嵌入的鋰離子越多，充電容量越高。同樣，當(dāng)對電池進(jìn)行放電時(shí)（即我們使用電池的過程），嵌在負(fù)極碳層中的鋰離子脫出，又運(yùn)動回正極?；卣龢O的鋰離子越多，放電容量越高。
一般鋰離子電池充電電流設(shè)定在0.2C至1C之間，電流越大，充電越快，同時(shí)電池發(fā)熱也越大。而且，過大的電流充電，容量不夠滿，因?yàn)殡姵貎?nèi)部的電化學(xué)反應(yīng)要時(shí)間。就跟倒啤酒相同，倒太快的話會出現(xiàn)泡沫，反而不滿。
鋰金屬電池工作原理
金屬鋰電池跟普通干電池的原理一樣，它是用金屬鋰作為電極，通過金屬鋰的腐蝕或叫氧化來產(chǎn)生電能的，用完就廢了，不能充電。
鋰金屬電池技術(shù)是一項(xiàng)工程突破，它將大大改善電池性能，增強(qiáng)電池的電量持久力，大幅改觀電力存儲的經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)消費(fèi)類電子產(chǎn)品的升級轉(zhuǎn)型，對人類生活具有重大意義。
鋰金屬電池是指利用金屬鋰作為負(fù)極的電池，與其相搭配的正極材料可以是氧氣、單質(zhì)硫、金屬氧化物等物質(zhì)。鋰金屬電池（LMBs）是最有希望的下一代高能量密度存儲設(shè)備之一，能夠滿足新興行業(yè)的嚴(yán)格要求。然而，直接應(yīng)用金屬鋰可能帶來安全問題、較差的倍率和循環(huán)性能，甚至負(fù)極材料在電池內(nèi)部的粉碎。
金屬鋰電池和鋰離子電池的區(qū)別是金屬鋰電池是一次性電池，鋰離子電池是可充電循環(huán)電池！金屬鋰電池跟普通干電池的原理一樣，它是用金屬鋰作為電極，通過金屬鋰的腐蝕或叫氧化來產(chǎn)生電能的，用完就廢了，不能充電；鋰離子電池一般用鈷酸鋰做正極，碳做負(fù)極，中間填充電解液以形成離子游離的通道，用隔膜來分離正負(fù)極防止短路。
金屬鋰的性能非常的活潑，還原性也較強(qiáng)，它在沉積的過程中存在的一種致密度就顯得非常重要，這種物質(zhì)可以很好的減少金屬鋰與電解液的一些接觸面積，同時(shí)也能夠避開一些副作用的發(fā)生，從而促進(jìn)循環(huán)壽命的增長。
金屬鋰的理論比容量為3860mAh/g，本身又具有極佳的導(dǎo)電性，因此是一種理想的鋰離子電池負(fù)極材料，然而金屬鋰負(fù)極在使用過程中面臨著金屬鋰枝晶和死鋰等問題，不僅嚴(yán)重影響金屬鋰電池的循環(huán)性能，還會造成嚴(yán)重的安全隱患。
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