鋰電池包的基本結(jié)構(gòu)以及鋰電池的工作原理詳解
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-06-17 18:04
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鋰電池主要材料構(gòu)成：正極材料、負(fù)極材料、電解液、隔膜（隔離材料）
電池簡(jiǎn)易結(jié)構(gòu)
正極
從電池重量構(gòu)成上來(lái)看，正極材料占有較大比例（一般在70%~80%）,因?yàn)檎龢O材料的性能直接影響著鋰離子電池的性能，其成本也直接決定電池成本高低。
正極材料占鋰離子電池成本30%~40%，也直接影響鋰電池包的能量密度和性能。
負(fù)極
負(fù)極材料是由相對(duì)于正極電勢(shì)更低的材料構(gòu)成，并具有高比容量和較好的充放電可逆性，從而在嵌鋰的過(guò)程中保持良好的尺寸和機(jī)械穩(wěn)定性（不發(fā)生嚴(yán)重變形）。
負(fù)極材料主要影響鋰電池的效率、循環(huán)性能等，負(fù)極材料的性能也直接影響鋰電池的性能，負(fù)極材料占鋰電池總成本10~20%左右。負(fù)極材料種類上，包括碳系負(fù)極、非碳性負(fù)極。
電解液
電解液在正極與負(fù)極之間起到運(yùn)輸電荷的作用（類似與無(wú)線電中的載波），具有較高的離子電導(dǎo)率，一般應(yīng)達(dá)到1x10-3~2x10-2 S/cm。
它影響著鋰電池包的能量密度、寬溫應(yīng)用、循環(huán)壽命、功率密度、安全性能等因素。
隔膜
隔膜有一定的孔徑和孔隙率，保證低的電阻和高的離子電導(dǎo)率，對(duì)鋰離子有很好的透過(guò)性，對(duì)電解液的浸潤(rùn)性好并具有足夠的吸液保濕能力，保持離子導(dǎo)電性，同時(shí)具有電子絕緣性，保證正負(fù)極的機(jī)械隔離，此外應(yīng)有足夠的穿刺強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度等力學(xué)性能及耐電解液腐蝕性和足夠的電化學(xué)穩(wěn)定性。動(dòng)力電池對(duì)隔膜的要求更高，通常采用復(fù)合膜。
鋰電池工作原理
鋰電池是一種充電電池，主要依靠鋰離子在正極與負(fù)極之間的往返嵌入和脫嵌來(lái)工作，實(shí)現(xiàn)能量的存儲(chǔ)和釋放
1、充電過(guò)程
在電場(chǎng)的驅(qū)動(dòng)下鋰離子從正極晶格中脫出，經(jīng)過(guò)電解質(zhì)，嵌入到負(fù)極晶格中。
電壓低于3V，要先進(jìn)行預(yù)充電，充電電流為設(shè)定電流的1/10，電壓升到3V后，進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)充電過(guò)程。標(biāo)準(zhǔn)充電過(guò)程為：以設(shè)定電流進(jìn)行恒流充電，電池電壓升到4.20V時(shí)，改為恒壓充電，保持充電電壓為 4.20V。
此時(shí)，充電電流逐漸下降，當(dāng)電流下降至設(shè)定充電電流的1/10時(shí)，充電結(jié)束。 這是一般的鋰電池充電的一個(gè)過(guò)程，如果鋰電池存在于智能設(shè)備中，它的充電模式將會(huì)受到智能設(shè)備軟件的控制。
2、放電過(guò)程
放電過(guò)程正好與充電過(guò)程相反，鋰離子在電場(chǎng)作用下返回正極，電子通過(guò)外電路到達(dá)正極與鋰離子復(fù)合。電池放電，此時(shí)負(fù)極上的電子e從通過(guò)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(guò)”隔膜上彎彎曲曲的小洞，“游泳”到達(dá)正極，與早就跑過(guò)來(lái)的電子結(jié)合在一起。
通過(guò)了解鋰電池的充放電過(guò)程，我們可以從微觀上理解，電池的容量其實(shí)就是電池所包含電荷的量。電流越大，放電速度越快，電池使用的時(shí)間就越短。
