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      鋰離子電池的工作原理

      發布:xxyiding 瀏覽:289次

        使用電池供電的設備及產品有很多,比如、手機、平板電腦、筆記本、數碼相機等等,這些都是使用可充電的電池進行供電,這也是目前可充電電池領域最大的市場之一,這些電池的容量和體積都比較小。

        隨著全球綠色能源和節能環保概念的提出,大功率、大容量的電池應用也逐漸地變得越來越多,包括電動汽車、電動自行車等,所以,大功率、大容量的電池應用成為電池應用的重要領域之一。

        鋰離子電池的工作原理。充電時,鋰離子從正極層狀物的晶格脫出,通過電解液遷移到層狀物負極表面后嵌入到石墨材料晶格中,同時剩余電子從外電路到達負極。放電則相反,鋰離子從石墨晶格中脫出,回到正極氧化物的晶格中。由于LixCx非?;钴S,可以和水發生反應。故電解質選用可溶于有機溶劑的鋰鹽。但使得鋰離子電池相比鎳鉻、鎳氫電池的內阻要大很多。

        在充電的過程中,Li+從正極LiCoO2中脫出,進入電解液,在充電器附加的外電場用途下向負極移動,依次進入石墨或焦炭C組成的負極,在那兒形成LiC化合物。假如充電速度過快,會使得Li+來不及進入負極柵格,在負極附近的電解液中就會聚集Li+,這些靠近碳C負極的Li+很可能從負極俘獲一個電子成為金屬Li。

        持續的金屬鋰生成會在負極附近堆積、長大成樹枝狀的晶體,俗稱枝晶。隨著負極的充滿程度越高,LiC晶格留下的空格越少,從正極移動過來的Li+找到空格的機會就困難,時間就越長。假如充電速度不變的話,相同可能在負極表面形成局部的Li+堆積。

        因此,在充電的后半段必須逐步縮小充電電流。枝晶的長大會刺破正負級之間的隔膜,形成短路??梢韵胂螅撼潆姷乃俣仍娇煸轿kU;充電終止的電壓越高也就越危險;充電的時間越長也越危險。因此,充電控制和管理對鋰離子電池尤為重要。

        鋰離子電池的電壓過高或者過低都會影響鋰離子電池的正常使用,甚至發生燃燒、爆炸等造成嚴重的后果。根據鋰離子電池的特性,一般將鋰離子電池電壓劃分為以下幾個區域,不同的電芯制造商雖有差別,但差別不大。高壓危險區:保護線路過充保護電壓(4.275V~4.35V);高壓警戒區:鋰離子電池充電限制電壓4.20V;正常使用區鋰離子電池放電終止電壓(2.75V~3.00V);低壓警戒區:保護線路過放保護電壓(2.3V~2.5V);低壓危險區。


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