鋰電池的結(jié)構(gòu)原理是什么？它的充放電原理又是怎樣的？
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-09-03 20:21
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鋰電池的結(jié)構(gòu)原理
如果見(jiàn)過(guò)鋰電池電芯的話一定知道，它的外觀跟我們常用的5號(hào)電池差不多，只是尺寸稍微大一點(diǎn)。我們從外部就能看到電池的正極和負(fù)極，以及整個(gè)電池的外殼。而電池內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和工作原理又是怎樣的呢？
電池內(nèi)部主要由正極、負(fù)極、電解液和隔膜4部分組成，這些材料被封裝在一個(gè)圓柱形的鋼瓶?jī)?nèi)。由于正極材料上有很多微型的孔洞，所以可以儲(chǔ)存大量電子。在放電過(guò)程中，這些電子通過(guò)外電路，移動(dòng)到正極材料上。當(dāng)電池接通外部用電器之后，會(huì)形成從正極到用電器再到負(fù)極的回路。這就是電池的基本工作原理。
負(fù)極材料其實(shí)是我們很常見(jiàn)的石墨。由于石墨天然具有很多孔洞，并且導(dǎo)電性好，其能夠抓住電子的容量要大大超過(guò)正極材料。所以對(duì)于鋰電池來(lái)說(shuō)，主要的瓶頸卡在正極材料上。這也是各大電池公司為了提高鋰電池的帶電量（能量密度），不斷的在對(duì)正極材料性能進(jìn)行改進(jìn)的原因。我們常說(shuō)的三元鋰和磷酸鐵鋰，指的都是正極材料。
在傳統(tǒng)的鉛酸電池領(lǐng)域，電解液采用的是成本極低的稀硫酸。這也是為什么我們有時(shí)在更換汽車電瓶時(shí)，一個(gè)新電瓶在首次使用的時(shí)候需要往里面加注一次液體，這個(gè)液體就是電解液。由于稀硫酸的主要成分是水，水在酸性粒子的作用下會(huì)產(chǎn)生導(dǎo)電性，所以可以在電池內(nèi)部行成電流回路。但由于水的導(dǎo)電性差，傳統(tǒng)鉛酸電池的電壓只有不到2伏，而我們使用的鋰電池，單個(gè)電芯的電壓可以達(dá)到3-4伏，所以需要用鋰鹽來(lái)替代傳統(tǒng)的水基電解液。
隔膜的作用是用來(lái)阻斷電子，讓電子沿著外電路路徑流動(dòng)，但離子可以通過(guò)隔膜，這樣既能行成回路，又不會(huì)讓正負(fù)極短路。
■鋰電池的充放電原理
鋰電池之所以能夠充放電，其本質(zhì)是在充電時(shí)把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，在放電時(shí)把化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能的過(guò)程。簡(jiǎn)單說(shuō)就是，充電時(shí)鋰離子從正極材料通過(guò)電解質(zhì)嵌入到負(fù)極材料中；放電時(shí)鋰離子從負(fù)極材料經(jīng)過(guò)電解質(zhì)嵌入到正極材料中，而電子則通過(guò)外電路，形成電流。對(duì)于鋰離子電池而言，正極材料的性能至關(guān)重要，它必須具備良好的導(dǎo)電性能、與電解質(zhì)有良好的相容性以及出色的穩(wěn)定性。
如果見(jiàn)過(guò)鋰電池電芯的話一定知道，它的外觀跟我們常用的5號(hào)電池差不多，只是尺寸稍微大一點(diǎn)。我們從外部就能看到電池的正極和負(fù)極，以及整個(gè)電池的外殼。而電池內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和工作原理又是怎樣的呢？
電池內(nèi)部主要由正極、負(fù)極、電解液和隔膜4部分組成，這些材料被封裝在一個(gè)圓柱形的鋼瓶?jī)?nèi)。由于正極材料上有很多微型的孔洞，所以可以儲(chǔ)存大量電子。在放電過(guò)程中，這些電子通過(guò)外電路，移動(dòng)到正極材料上。當(dāng)電池接通外部用電器之后，會(huì)形成從正極到用電器再到負(fù)極的回路。這就是電池的基本工作原理。
負(fù)極材料其實(shí)是我們很常見(jiàn)的石墨。由于石墨天然具有很多孔洞，并且導(dǎo)電性好，其能夠抓住電子的容量要大大超過(guò)正極材料。所以對(duì)于鋰電池來(lái)說(shuō)，主要的瓶頸卡在正極材料上。這也是各大電池公司為了提高鋰電池的帶電量（能量密度），不斷的在對(duì)正極材料性能進(jìn)行改進(jìn)的原因。我們常說(shuō)的三元鋰和磷酸鐵鋰，指的都是正極材料。
在傳統(tǒng)的鉛酸電池領(lǐng)域，電解液采用的是成本極低的稀硫酸。這也是為什么我們有時(shí)在更換汽車電瓶時(shí)，一個(gè)新電瓶在首次使用的時(shí)候需要往里面加注一次液體，這個(gè)液體就是電解液。由于稀硫酸的主要成分是水，水在酸性粒子的作用下會(huì)產(chǎn)生導(dǎo)電性，所以可以在電池內(nèi)部行成電流回路。但由于水的導(dǎo)電性差，傳統(tǒng)鉛酸電池的電壓只有不到2伏，而我們使用的鋰電池，單個(gè)電芯的電壓可以達(dá)到3-4伏，所以需要用鋰鹽來(lái)替代傳統(tǒng)的水基電解液。
隔膜的作用是用來(lái)阻斷電子，讓電子沿著外電路路徑流動(dòng)，但離子可以通過(guò)隔膜，這樣既能行成回路，又不會(huì)讓正負(fù)極短路。
■鋰電池的充放電原理
鋰電池之所以能夠充放電，其本質(zhì)是在充電時(shí)把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，在放電時(shí)把化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能的過(guò)程。簡(jiǎn)單說(shuō)就是，充電時(shí)鋰離子從正極材料通過(guò)電解質(zhì)嵌入到負(fù)極材料中；放電時(shí)鋰離子從負(fù)極材料經(jīng)過(guò)電解質(zhì)嵌入到正極材料中，而電子則通過(guò)外電路，形成電流。對(duì)于鋰離子電池而言，正極材料的性能至關(guān)重要，它必須具備良好的導(dǎo)電性能、與電解質(zhì)有良好的相容性以及出色的穩(wěn)定性。
