鋰離子電池作業(yè)原理

鋰離子電池以碳素資料為負(fù)極，以含鋰的化合物作正極，沒(méi)有金屬鋰存在，只有鋰離子，這便是鋰離子電池。鋰離子電池是指以鋰離子嵌入化合物為正極資料電池的總稱(chēng)。鋰離子電池的充放電進(jìn)程，便是鋰離子的嵌入和脫嵌進(jìn)程。在鋰離子的嵌入和脫嵌進(jìn)程中，同時(shí)伴隨著與鋰離子等當(dāng)量電子的嵌入和脫嵌（習(xí)慣上正極用嵌入或脫嵌表明，而負(fù)極用刺進(jìn)或脫插表明）。在充放電進(jìn)程中，鋰離子在正、負(fù)極之間往返嵌入/脫嵌和刺進(jìn)/脫插，被形象地稱(chēng)為搖椅電池。

當(dāng)對(duì)電池進(jìn)行充電時(shí)，電池的正極上有鋰離子生成，生成的鋰離子經(jīng)過(guò)電解液運(yùn)動(dòng)到負(fù)極。而作為負(fù)極的碳呈層狀結(jié)構(gòu)，它有很多微孔，到達(dá)負(fù)極的鋰離子就嵌入到碳層的微孔中，嵌入的鋰離子越多，充電容量越高。同樣，當(dāng)對(duì)電池進(jìn)行放電時(shí)（即我們運(yùn)用電池的進(jìn)程），嵌在負(fù)極碳層中的鋰離子脫出，又運(yùn)動(dòng)回正極?；卣龢O的鋰離子越多，放電容量越高。

一般鋰離子電池充電電流設(shè)定在0.2C至1C之間，電流越大，充電越快，同時(shí)電池發(fā)熱也越大。而且，過(guò)大的電流充電，容量不行滿(mǎn)，因?yàn)殡姵貎?nèi)部的電化學(xué)反響需求時(shí)間。就跟倒啤酒相同，倒太快的話(huà)會(huì)出現(xiàn)泡沫，反而不滿(mǎn)。

鋰離子電池優(yōu)點(diǎn)

1）電壓高

單體電池的作業(yè)電壓高達(dá)3.7-3.8V（磷酸鐵鋰的是3.2V），是Ni-Cd、Ni-MH電池的3倍。

2）比能量大

能到達(dá)的實(shí)踐比能量為555Wh/kg左右，即資料能到達(dá)150mAh/g以上的比容量（3--4倍于Ni-Cd，2--3倍于Ni-MH），已接近于其理論值的約88%。

3）循環(huán)壽數(shù)長(zhǎng)

一般均可到達(dá)500次以上，乃至1000次以上，磷酸鐵鋰的能夠到達(dá)2000次以上。有關(guān)小電流放電的電器，電池的運(yùn)用期限，將倍增電器的競(jìng)爭(zhēng)力。

4）安全性能好

無(wú)公害，無(wú)回憶效應(yīng)。作為L(zhǎng)i-ion前身的鋰離子電池，因金屬鋰易構(gòu)成枝晶出現(xiàn)短路，縮減了其應(yīng)用領(lǐng)域：Li-ion中不含鎘、鉛、汞等對(duì)環(huán)境有污染的元素：部分工藝（如燒結(jié)式）的Ni-Cd電池存在的一大弊端為回憶效應(yīng)，嚴(yán)重束縛電池的運(yùn)用，但Li-ion底子不存在這方面的問(wèn)題。

5）自放電小

室溫下充滿(mǎn)電的Li-ion儲(chǔ)存1個(gè)月后的自放電率為2%左右，大大低于Ni-Cd的25-30%，Ni-MH的30-35%。

6）快速充電

1C充電30分鐘容量能夠到達(dá)標(biāo)稱(chēng)容量的80%以上，磷鐵電池能夠到達(dá)10分鐘充電到標(biāo)稱(chēng)容量的90%。

7）作業(yè)溫度

作業(yè)溫度為-25~45°C，隨著電解液和正極的改進(jìn)，期望能擴(kuò)寬到-40~70°C。

鋰離子電池缺點(diǎn)

衰老

與其它充電電池不同，鋰離子電池的容量會(huì)緩慢闌珊，與運(yùn)用次數(shù)有關(guān)，也與溫度有關(guān)。這種闌珊的現(xiàn)象能夠用容量減小表明，也能夠用內(nèi)阻升高表明。

收回率

大約有1%的出廠(chǎng)新品因種種原因需求收回。

不耐受過(guò)充

過(guò)充電時(shí)，過(guò)量嵌入的鋰離子會(huì)永久固定于晶格中，無(wú)法再開(kāi)釋?zhuān)蓪?dǎo)致電池壽數(shù)短。

不耐受過(guò)放

過(guò)放電時(shí)，電極脫嵌過(guò)多鋰離子，可導(dǎo)致晶格坍塌，從而縮短壽數(shù)。