鋰離子電池工作原理與工作溫度分析
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-11-18 10:09
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鋰離子電池是一種充電電池，它主要依靠鋰離子在正極和負(fù)極之間移動(dòng)來(lái)工作。在充放電過(guò)程中，Li+在兩個(gè)電極之間往返嵌入和脫嵌：充電池時(shí)，Li+從正極脫嵌，經(jīng)過(guò)電解質(zhì)嵌入負(fù)極，負(fù)極處于富鋰狀態(tài)；放電時(shí)則相反。一般采用含有鋰元素的材料作為電極的電池，是現(xiàn)代高性能電池的代表。
當(dāng)對(duì)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(guò)電解液運(yùn)動(dòng)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(duì)電池進(jìn)行放電時(shí)，嵌在負(fù)極碳層中的鋰離子脫出，又運(yùn)動(dòng)回正極。回正極的鋰離子越多，放電容量越高。
一般鋰電池充電電流設(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(guò)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)需要時(shí)間。就跟倒啤酒一樣，倒太快的話會(huì)產(chǎn)生泡沫，反而不滿。
鋰電池的工作溫度范圍
常規(guī)的鋰電池工作溫度：-20℃~60℃，不過(guò)一般低于0℃后鋰電池性能就會(huì)下降，放電能力就會(huì)相應(yīng)降低，所以鋰電池性能完全的工作溫度，常見(jiàn)是0~40℃。一些特殊環(huán)境要求的鋰電池溫度就各有不同了，有些甚至可以在上百攝氏度的環(huán)境中正常運(yùn)行。
一般把工作溫度可以低于-20℃的聚合物電池叫做低溫聚合物電池，低溫聚合物電池分為普通低溫聚合物電池最低工作溫度為-40℃，超低溫聚合物電池最低工作溫度為-55℃。
一般來(lái)說(shuō)，低溫聚合物電池的低溫能力越好，其高溫性能就越差，這兩個(gè)要求是比較矛盾的，目前很多鋰電池公司研發(fā)出了一種寬溫型的低溫電池，可以在零下40℃到零上70℃工作，主要用于車載電子設(shè)備等特殊要求的產(chǎn)品上。
充電要求，鋰電要求在0℃以上，否則經(jīng)常充電，電池?fù)p壞比較快，還有安全問(wèn)題，放電一般在-20~60℃。
電池在使用過(guò)程中對(duì)溫度比較敏感，目前鋰電池的工作溫度范圍為-20℃～60℃。以國(guó)內(nèi)普及率最高的磷酸鐵鋰為例，零下溫度鋰電的充電會(huì)變得困難，而且充電之后，其0℃時(shí)的容量保持率約60～70%，-10℃時(shí)為40～55%，-20℃時(shí)為20～40%。而電池在環(huán)境溫度超過(guò)60°時(shí)，隨著電池工作的升溫，鋰電池有過(guò)熱燃燒、爆炸的風(fēng)險(xiǎn)。
