鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:572次 | 2023年06月28日
電池的工作原理以及優(yōu)勢(shì)介紹
金屬在我們生活中非常常見(jiàn),比如鐵、銅、鋁等等,金屬有一個(gè)性質(zhì),就是非常容易被氧化,因此,它的化學(xué)性質(zhì)非?;顫?。我們以鋰金屬為例。鋰原子質(zhì)子數(shù)為3,因此,鋰原子中也就含有3個(gè)電子。
鋰原子結(jié)構(gòu)
電子在核外的排布是有一定規(guī)律的,第一層只能排兩個(gè),因此第二層只有一個(gè)。由于最外層的電子只有一個(gè),因此這個(gè)電子很容易不穩(wěn)定,容易失去。我們了解電流的出現(xiàn)就是電流的定向流動(dòng),失去的這個(gè)電子假如通過(guò)導(dǎo)線流到另外一個(gè)電極,那不就能能夠出現(xiàn)電流,鋰離子電池正是運(yùn)用這個(gè)原理。
我們把電池稱(chēng)為化學(xué)電源,它是一個(gè)能量轉(zhuǎn)換的裝置,放電時(shí),電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?;充電時(shí)則是將電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能儲(chǔ)存起來(lái)。當(dāng)電池的正、負(fù)極用電子導(dǎo)體連接上并加上負(fù)載時(shí),電流就會(huì)在負(fù)載上通過(guò)。只要正負(fù)極參加反應(yīng)的物質(zhì)不斷進(jìn)行反應(yīng),則電池不斷有電流輸出,直到反應(yīng)物質(zhì)反應(yīng)完畢為止。
原電池模型
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
我們以上面這個(gè)最簡(jiǎn)單的電池模型進(jìn)行分析,電池的活性物質(zhì)是銅和鋅,在空間上是分隔開(kāi)的,當(dāng)電路是斷開(kāi)的時(shí)候,鋅電極和銅電極分別與硫酸鋅溶液、硫酸銅溶液相接觸。當(dāng)鋅電極與電解質(zhì)ZnSO4接觸時(shí),金屬鋅會(huì)自發(fā)的失去兩個(gè)電子,于是變成鋅離子進(jìn)入溶液中,鋅電極上的Zn2+離子進(jìn)入溶液后,將電子留在金屬上,使鋅帶負(fù)電荷。帶負(fù)電后,它將吸引溶液中的正電荷,在鋅棒和溶液之間出現(xiàn)電位差,這個(gè)電位差阻止Zn2+繼續(xù)轉(zhuǎn)入溶液,同時(shí)促使Zn2+返回鋅極,于是形成這樣一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡。但總體上,鋅電極是帶負(fù)電的。
負(fù)極反應(yīng)
同樣的在銅電極,銅離子很容易得到電子,得到的電子正是從銅電極中獲得,因此銅這個(gè)電極會(huì)帶上正電,并且也存在動(dòng)態(tài)平衡。
正極反應(yīng)
鋅電極帶負(fù)電,銅電極帶正電,因此在它們之間就會(huì)形成電勢(shì)差,也就形成了電壓,于是鋅電極這邊的電子就會(huì)流向銅電極,于是就出現(xiàn)了電流,有電子的流動(dòng)后,兩邊的平衡狀態(tài)就會(huì)受到破壞,于是鋅會(huì)不斷失去電子而電離,銅離子會(huì)不斷得到電子。于是就有源源不斷的電流。一個(gè)電池就形成了。
標(biāo)稱(chēng)電壓:28.8V
標(biāo)稱(chēng)容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測(cè)繪、無(wú)人設(shè)備
當(dāng)電池進(jìn)行充電時(shí),則整個(gè)過(guò)程相反。鋰離子電池的原理和這個(gè)近似,只是失去電子的是鋰金屬,那么,現(xiàn)代社會(huì)我們?yōu)楹斡钟玫戒囯x子電池,卻不同鋁電池或者鐵電池呢?這些金屬不是更加容易得到嗎,成本也就更加低。其實(shí),重要是鋰離子電池相關(guān)于其它金屬制成的電池具有很多獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。
鋰離子電池的優(yōu)勢(shì)
1.比能量高,鋰離子電池的能量與質(zhì)量之比可達(dá)到120~200Wh/kg,在目前的蓄電池中是最高的。由于金屬鋰是質(zhì)量非常輕,同樣的質(zhì)量下,所帶的電荷最多。
2.放電電壓高,放電電壓一般在3.2V~4.2V以上。
3.自放電低,在正常存放情況下,鋰離子電池的月自放電率僅為5%左右。
4.循環(huán)壽命長(zhǎng),無(wú)記憶效應(yīng),普通鋰二次電池在100%的放電深度下,充放電可達(dá)500次以上。如磷酸鐵鋰離子電池和鈦酸鋰離子電池為負(fù)極的電池循環(huán)壽命分別超過(guò)2000次和5000次。
5.充電效率高,電池循環(huán)充放電過(guò)程中能量轉(zhuǎn)換效率可達(dá)90%以上。