鋰離子電池是怎么工作的？
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-11-01 19:56
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鋰離子電池是電子設(shè)備中最常用的電池，這要得益于「鋰」的金屬特性，密度低到0.534g每立方厘米，原子質(zhì)量小到6.9u，因此它是一種質(zhì)量很輕并且極易與外界發(fā)生反應(yīng)的金屬。
鋰電池的工作原理是這樣的：
充電的過程就是鋰離子從正電極中移動到負(fù)電極，放電的過程就是鋰離子重新跑回到正電極。鋰離子可以看做載著電荷的小車，在化學(xué)反應(yīng)的過程中形成電流供電。
電池快充就是讓鋰離子移動的速度加快。為了實(shí)現(xiàn)這個效果，不僅需要適當(dāng)改變充電電壓，還需要對鋰離子移動的路徑，也就是電解質(zhì)進(jìn)行改良。
電池的一個重要的指標(biāo)就是「能量密度」，可以理解為：
每公斤的物質(zhì)最多能夠攜帶的能量。
另外一個常見的指標(biāo)是電池容量，這個數(shù)值一般會標(biāo)注在電池或者電子設(shè)備上。當(dāng)一個電池的放電電量達(dá)到了電池容量的100%，就是完成了一個充電周期。經(jīng)過一定數(shù)量的充放電周期后，任何類型的電池容量都會變少。
電池壽命縮短的過程與「鋰枝晶」有關(guān)。我們把鋰離子看做小車，但是這些車隊(duì)在充放電的往返過程中并不會規(guī)規(guī)矩矩、整整齊齊。
▲鋰枝晶
它們會在出門的時候把車庫撞壞（引起結(jié)構(gòu)變化），也會在返回車庫的時候幾輛車一起把車庫的門堵住，引起塞車，當(dāng)這條車龍到達(dá)一定的長度，就會讓電池發(fā)生短路和爆炸。這條車龍就是「鋰枝晶」，如今的車龍依然存在，只是因?yàn)榧夹g(shù)進(jìn)步得到了緩解。
▲針刺測試示意圖
一個「針刺測試」，充滿電的電池放在一個平面上，用直徑3mm的鋼針沿徑向?qū)㈦姵卮檀y試電池不起火、不爆炸則為通過測試。
通過「針刺測試」的技術(shù)太難了，國際電工委員會（IEC）的電池檢測標(biāo)準(zhǔn)中就沒有包含該項(xiàng)測試。今年3月初，工信部官網(wǎng)發(fā)布《電動汽車用動力蓄電池安全要求》等三項(xiàng)汽車行業(yè)強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)中，「針刺測試」也被取消了。
以電動車為例，電池面臨的三個問題
我們距離鋰電池正式大規(guī)模商用才不到30年，目前最流行的鋰電池屬于鋰離子電池。有統(tǒng)計顯示，鋰離子電池的性能和價格演進(jìn)速度正在放慢，這個趨勢很有可能會在未來影響電動汽車的大規(guī)模生產(chǎn)。
鋰電池的工作原理是這樣的：
充電的過程就是鋰離子從正電極中移動到負(fù)電極，放電的過程就是鋰離子重新跑回到正電極。鋰離子可以看做載著電荷的小車，在化學(xué)反應(yīng)的過程中形成電流供電。
電池快充就是讓鋰離子移動的速度加快。為了實(shí)現(xiàn)這個效果，不僅需要適當(dāng)改變充電電壓，還需要對鋰離子移動的路徑，也就是電解質(zhì)進(jìn)行改良。
電池的一個重要的指標(biāo)就是「能量密度」，可以理解為：
每公斤的物質(zhì)最多能夠攜帶的能量。
另外一個常見的指標(biāo)是電池容量，這個數(shù)值一般會標(biāo)注在電池或者電子設(shè)備上。當(dāng)一個電池的放電電量達(dá)到了電池容量的100%，就是完成了一個充電周期。經(jīng)過一定數(shù)量的充放電周期后，任何類型的電池容量都會變少。
電池壽命縮短的過程與「鋰枝晶」有關(guān)。我們把鋰離子看做小車，但是這些車隊(duì)在充放電的往返過程中并不會規(guī)規(guī)矩矩、整整齊齊。
▲鋰枝晶
它們會在出門的時候把車庫撞壞（引起結(jié)構(gòu)變化），也會在返回車庫的時候幾輛車一起把車庫的門堵住，引起塞車，當(dāng)這條車龍到達(dá)一定的長度，就會讓電池發(fā)生短路和爆炸。這條車龍就是「鋰枝晶」，如今的車龍依然存在，只是因?yàn)榧夹g(shù)進(jìn)步得到了緩解。
▲針刺測試示意圖
一個「針刺測試」，充滿電的電池放在一個平面上，用直徑3mm的鋼針沿徑向?qū)㈦姵卮檀y試電池不起火、不爆炸則為通過測試。
通過「針刺測試」的技術(shù)太難了，國際電工委員會（IEC）的電池檢測標(biāo)準(zhǔn)中就沒有包含該項(xiàng)測試。今年3月初，工信部官網(wǎng)發(fā)布《電動汽車用動力蓄電池安全要求》等三項(xiàng)汽車行業(yè)強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)中，「針刺測試」也被取消了。
以電動車為例，電池面臨的三個問題
我們距離鋰電池正式大規(guī)模商用才不到30年，目前最流行的鋰電池屬于鋰離子電池。有統(tǒng)計顯示，鋰離子電池的性能和價格演進(jìn)速度正在放慢，這個趨勢很有可能會在未來影響電動汽車的大規(guī)模生產(chǎn)。
