鋰電池工作原理及充放電原理
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-12-28 18:31
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鋰電池工作原理及充放電原理，鋰電池充電器原理。鋰電池的充放電不是通過傳統(tǒng)的電子傳遞方式實(shí)現(xiàn)的，而是通過鋰離子進(jìn)出晶體層的強(qiáng)材料，能量發(fā)生變化。根據(jù)鋰電池的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，最大充電結(jié)束電壓為4.2v，不能過度充電，否則電池會因正極鋰離子帶走過多而報(bào)廢。
鋰電池的工作原理。JPG
鋰離子電池的工作原理
鋰電池在結(jié)構(gòu)上有五個主要組成部分:正極、負(fù)極、電解質(zhì)、膜、外殼和電極引線。鋰離子電池是一種二次電池，其工作原理是鋰離子在正極和負(fù)極之間移動。在充放電過程中，Li+在兩個電極之間來回嵌入和去嵌入。充電時，Li+從正極上脫嵌，通過電解液嵌入負(fù)極。負(fù)極處于富鋰狀態(tài)。當(dāng)卸貨時，情況正好相反。
鋰離子電池的充放電過程是鋰離子在正極和負(fù)極材料中嵌入和去嵌入，同時伴隨著能量吸收和釋放的過程。充電鋰離子電池:鋰離子與正極材料脫離，通過電解液到達(dá)負(fù)極。吸收電子后，將其嵌入陽極材料中，形成高能嵌入化合物。
1. 當(dāng)充電
在電場的驅(qū)動下，鋰離子從正極晶格中逸出，穿過電解質(zhì)，嵌入負(fù)極晶格中。在充電開始時，應(yīng)先測試待充電電池的電壓。如果電壓低于3V，應(yīng)先對電池進(jìn)行預(yù)充電。充電電流為設(shè)定電流的1/10，一般在0.05c左右。鋰電池的充電電流一般設(shè)定在0.2c到1C之間。電流越高，充電越快，電池發(fā)熱越高。更重要的是，如果電池充滿太多的電流，容量是不夠的，因?yàn)殡姵貎?nèi)部的電化學(xué)反應(yīng)需要時間。就像倒啤酒一樣，倒得太快會產(chǎn)生泡沫和不滿。
2. 當(dāng)放電
在相反的過程中，鋰離子回到正極，電子通過電器的外部電路到達(dá)正極，與鋰離子重新結(jié)合。放電電流越大，放電容量越小，電壓降越快。
鋰電池的充放電過程就是鋰離子的嵌入和去嵌入過程。鋰離子的包埋和去包埋伴隨著鋰離子等等價電子的包埋和去包埋(傳統(tǒng)上正極用包埋或去包埋表示，負(fù)極用包埋或去包埋表示)。在充放電過程中，鋰離子在正極和負(fù)極之間來回插入/脫嵌和插入/脫插，就是俗稱的“搖椅電池”。
鋰電池特性
1. 較高的重量能比和體積能比;
2. 高電壓。單個鋰電池的電壓為3.6v，等于三個鎳鎘或鎳氫充電電池的串聯(lián)電壓;
3.自放電小，儲存時間長，這是電池最突出的優(yōu)點(diǎn);
4. 沒有記憶效應(yīng)。鋰電池沒有鎳鎘電池所謂的記憶效應(yīng)，所以鋰電池在充電前不需要放電;
5. 壽命長。在正常工作條件下，鋰電池的充放電次數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過500次;
6. 可以快速充電。鋰電池通常能以0.5 ~ 1倍容量的電流充電，將充電時間縮短至1 ~ 2小時。
7. 可隨意并聯(lián)使用;
8. 鋰電池是現(xiàn)代最先進(jìn)的綠色電池，因?yàn)樗缓k、鉛、汞等重金屬元素，對環(huán)境沒有污染。
鋰電池充電器原理
鋰電池充電器是為鋰離子電池充電而設(shè)計(jì)的充電器。鋰離子電池對充電器的要求更高，需要保護(hù)電路。因此，鋰電池充電器通常具有較高的控制精度，可以對鋰離子電池進(jìn)行恒流恒壓充電。鋰離子電池的充電過程可分為三個階段:涓流充電(低壓預(yù)充電)、恒流充電
