關(guān)于鋰離子電池的基本原理介紹
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-10-20 12:00
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鋰離子電池的基本原理
1。如何選擇能量的
首先，你為什么選擇鋰作為能源載體？
好吧，雖然我們不想復(fù)習(xí)化學(xué)知識(shí)，但我們必須到元素周期表去尋找這個(gè)問題的答案。幸運(yùn)的是，你總是記得元素周期表嗎？我真的不記得了。讓我們花點(diǎn)時(shí)間看看下面的表。
要成為一個(gè)好的能源載體，就必須以最小的體積和重量儲(chǔ)存和運(yùn)輸更多的能源。因此，需要滿足以下基本條件：
1）原子質(zhì)量相對較小
2）較強(qiáng)的電子盈虧能力
3）電子轉(zhuǎn)移比例高
基于這三個(gè)基本原理，周期表上的元素優(yōu)于下的元素，左邊的元素優(yōu)于右邊的元素。經(jīng)過初步篩選，我們只能在元素周期表的第一和第二階段找到材料：氫、氦、鋰、鈹、硼、碳、氮、氧、氟和氖。只剩下氫、鋰、鈹、硼和碳，不包括惰性氣體和氧化劑。
氫是自然界中最好的能源載體，因此對氫燃料電池的研究方興未艾，代表了電池領(lǐng)域一個(gè)非常有前途的方向。當(dāng)然，如果核裂變技術(shù)能夠在未來幾十年內(nèi)取得重大突破，并且能夠?qū)崿F(xiàn)小型化甚至小型化，那么便攜式核燃料電池將具有廣闊的發(fā)展空間。
其次是鋰。鋰電池的選擇是基于目前地球上所有元素中的相對最優(yōu)解（鈹?shù)膬?chǔ)量太小，是稀有金屬中的稀有金屬）。氫燃料電池和鋰離子電池的技術(shù)路線在電動(dòng)汽車領(lǐng)域正如火如荼地展開，可能是因?yàn)檫@兩種元素是目前我們能找到的相對較好的能量載體。當(dāng)然，這里面涉及到很多商業(yè)利益，甚至政治博弈，這些都不是本文的研究范圍。
順便說一下，自然界中已經(jīng)存在并被廣泛使用的能源，如石油、天然氣、煤等，主要由碳、氫、氧和其他元素組成（在元素周期表的第一和第二周期）。所以不管是自然選擇還是人類的“設(shè)計(jì)”，最終都是一樣的。
2.鋰離子電池工作原理
我們來談?wù)勪囯x子電池的工作機(jī)理。如果我們不解釋這里的氧化還原反應(yīng)，那些化學(xué)基礎(chǔ)差的人或者那些向他們的老師返回他們的化學(xué)知識(shí)的人在看到這些專業(yè)的東西時(shí)會(huì)感到頭暈，所以讓我們做一些簡單的描述。這是一張很容易理解鋰離子電池原理的圖片。
根據(jù)使用習(xí)慣，我們可以根據(jù)充放電時(shí)的電壓差來區(qū)分正負(fù)。這里我們不談陽極和陰極，這是費(fèi)時(shí)費(fèi)力的。在該圖中，電池的正極材料是鋰鈷氧化物（LICOO2），負(fù)極材料是石墨（C）。
充電時(shí)，在外加電場的作用下，正極材料licoo2分子中的鋰元素被分離，并帶正電荷成為li+。在電場力的作用下，鋰離子從正極移動(dòng)到負(fù)極，與負(fù)極的碳原子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成lic6，使從正極流出的鋰離子非常“穩(wěn)定”地嵌入到負(fù)極的石墨層狀結(jié)構(gòu)中。中等。鋰離子從正極流出并轉(zhuǎn)移到負(fù)極的次數(shù)越多，電池能儲(chǔ)存的能量就越多。
放電時(shí)，內(nèi)部電場轉(zhuǎn)向相反的方向。李+與負(fù)極分離，然后沿電場方向返回正極，再次成為氧化鈷鋰。鋰離子從負(fù)極流出并轉(zhuǎn)移到正極的次數(shù)越多，電池釋放的能量就越多。
在每個(gè)充放電循環(huán)中，li+作為電能的載體。它從正極到負(fù)極來回移動(dòng)，并與正極和負(fù)極材料發(fā)生反應(yīng)。它將化學(xué)能和電能轉(zhuǎn)化為電荷轉(zhuǎn)移，是鋰離子電池的基本原理。由于電解液和隔離膜都是電子絕緣體，在這個(gè)循環(huán)中正負(fù)極之間沒有電子來回移動(dòng)，它們只參與電極的化學(xué)反應(yīng)。
三。鋰離子電池的基本結(jié)構(gòu)
為了實(shí)現(xiàn)上述功能，鋰離子電池需要包含幾種基本材料：正極活性材料、負(fù)極活性材料、隔離膜、電解液。這里簡要討論一下這些材料的用途。
