什么是Li-ion電池，Li-ion電池的工作原理是什么？
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-04-25 15:53
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Li-ion是一種新型的可充電便攜式電池。它的額定電壓為3.6—3.8V。他的放電電壓會(huì)隨放電的深度而逐漸下降。
Li-ion是鋰電池發(fā)展而來。所以在介紹Li-ion之前，先介紹鋰電池。鋰電池的正極材料是鋰金屬。負(fù)極材料是碳材。按照大家習(xí)慣上的命名規(guī)律，我們稱這種電池為鋰電池。
Li-ion的正極材料是氧化鋰鈷，負(fù)極材料是碳材。電池通過正極產(chǎn)生的鋰離子在負(fù)極碳材中的嵌入與遷出來實(shí)現(xiàn)電池的充放電過程，所以人們稱之為Li-ion。
Li-ion電池的工作原理是什么？
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”。
鋰離子電池能量密度大，平均輸出電壓高。自放電小，每月在10%以下。沒有記憶效應(yīng)。工作溫度范圍寬為-20℃～60℃。循環(huán)性能優(yōu)越、可快速充放電、充電效率高達(dá)100%，而且輸出功率大。使用壽命長。沒有環(huán)境污染，被稱為綠色電池。
首先石墨烯電池的造價(jià)極為高昂，作為原材料的高導(dǎo)電石墨烯目前1克售價(jià)高達(dá)600元，被稱作“黑金子”的石墨烯電池多應(yīng)用在航空航天以及移動(dòng)設(shè)備等領(lǐng)域，親民的電動(dòng)車只能對其望而興嘆。
其次，石墨烯電池的制作工藝仍然不夠成熟，目前僅處于實(shí)驗(yàn)室階段的它無法達(dá)到量產(chǎn)的地步，石墨烯電池投入電動(dòng)車市場在中短期內(nèi)很難實(shí)現(xiàn)。
另外相比于石墨烯電池，作為電池發(fā)展結(jié)晶的鋰電池依舊有著諸多的優(yōu)勢，不論是市場還是技術(shù)都更為完善，石墨烯電池更可能以一種全新的技術(shù)融入鋰電池中，推動(dòng)電池革命的進(jìn)程。電池是一種能源。當(dāng)它正負(fù)極連接在用電器上時(shí)，因?yàn)檎?fù)極之間存在電勢之差，電流從正極流向負(fù)極，儲(chǔ)存在電池中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化成電能釋放出來，一只電池必然由兩種不同電化學(xué)活性的物質(zhì)組成正負(fù)兩極，正負(fù)極活性物質(zhì)之間的電動(dòng)勢差形成電池的電壓，根據(jù)其電化學(xué)系統(tǒng)的不同，各種類型的電池電壓各有不同。
電池內(nèi)部的電化學(xué)設(shè)計(jì)決定了該類型的電池是否可充。根據(jù)它們的電化學(xué)成分和電極的結(jié)構(gòu)可知，可充電電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)之間所發(fā)生的反應(yīng)是可逆的。理論上，這種可逆性是不會(huì)受循環(huán)次數(shù)的影響，既然充放電會(huì)在電極的體積和結(jié)構(gòu)上引起可逆的變化，那么可充電電池的內(nèi)部設(shè)計(jì)就支持這種變化。而一次電池在給定的電池環(huán)境中兩個(gè)電極之間的電化學(xué)反應(yīng)是不可逆的，因此，不可以將一次電池拿來充電，這種做法很危險(xiǎn)也很不經(jīng)濟(jì)。如果需要反復(fù)使用，應(yīng)選擇真正的循環(huán)次數(shù)在1000次左右的充電電池，這種電池又稱為二次電池。
另一明顯的區(qū)別就是二次電池具有較高的比能量和負(fù)載能力，但自放電率較大。一次電池能量密度遠(yuǎn)比二次電池高。然而他們的負(fù)載能力相對要小。
每種電池都具有電化學(xué)轉(zhuǎn)換的能力，即將儲(chǔ)存的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能。就二次電池而言(另一術(shù)語也稱可充電便攜式電池)，在放電過程中，是將化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能；而在充電過程中，又將電能重新轉(zhuǎn)換成化學(xué)能。這樣的過程根據(jù)電化學(xué)系統(tǒng)不同，一般可充放電500次以上。
