鋰電池基本結(jié)構(gòu)與工作原理介紹
1、鋰電池基本結(jié)構(gòu)
主要材料:正極、負(fù)極、電解液、隔膜
結(jié)構(gòu):圓形、方形;疊片、卷繞
形態(tài):聚合物(軟包裝)、液態(tài)鋰離子(鋼殼)
2、鋰電池工作原理
正極材料:LiMn2O4,負(fù)極材料:石墨
充電時(shí)正極的Li+和電解液中的Li+向負(fù)極聚集,得到電子,被還原成Li鑲嵌在負(fù)極的碳素材料中。放電時(shí)鑲嵌在負(fù)極碳素材料中的Li失去電子,進(jìn)入電解液,電解液內(nèi)的Li+向正極移動。
3、鋰電池組成原理
①正極構(gòu)造
LiMn2O4(錳酸鋰)+導(dǎo)電劑(乙炔黑)+粘合劑(PVDF)+集流體(鋁箔)正極
?、谪?fù)極構(gòu)造
石墨+導(dǎo)電劑(乙炔黑)+粘合劑(PVDF)+集流體(銅箔)負(fù)極
4、充電過程
電源給電池充電,此時(shí)正極上的電子e從通過外部電路跑到負(fù)極上,正鋰離子Li+從正極“跳進(jìn)”電解液里,“爬過”隔膜上彎彎曲曲的小洞,“游泳”到達(dá)負(fù)極,與早就跑過來的電子結(jié)合在一起。
正極上發(fā)生的反應(yīng)為LiMn2O4==Li1-xMn2O4+Xli++Xe(電子)
負(fù)極上發(fā)生的反應(yīng)為6C+XLi+Xe==LixC6
5、放電過程
電池放電,此時(shí)負(fù)極上的電子e從通過外部電路跑到正極上,正鋰離子Li+從負(fù)極“跳進(jìn)”電解液里,“爬過”隔膜上彎彎曲曲的小洞,“游泳”到達(dá)正極,與早就跑過來的電子結(jié)合在一起。
正極上發(fā)生的反應(yīng)為Li1-xMn2O4+xli++xe(電子)==LiMn2O4
負(fù)極上發(fā)生的反應(yīng)為LixC6==6C+xLi+xe
在電池內(nèi)部,鋰離子主要存在以下幾個(gè)地方,如圖1所示:
(1)在正負(fù)極之間移動和脫嵌的活性鋰;
(2)嵌入負(fù)極層間后無法脫出、不可用的鋰;
(3)負(fù)極顆粒表面形成SEI膜,以及SEI膜的不斷生長;
(4)負(fù)極涂層表面析出的鋰;
(5)電解液中溶劑化的鋰;
(6)電解液分解,形成氟化鋰;
(7)正極顆粒表面生成的CEI膜;
(8)正極材料內(nèi)部無法脫出的不可利用的鋰,等。
















