简述锂离子电池工作原理

锂离子电池原理、常见不良项目及成因、涂布方法汇总

(2009-07-11 09:28:25)

一般而言,锂离子电池有三部分构成:1.锂离子电芯；2.保护电路(PCM)；3.外壳即胶壳。 分类

从锂离子电池与手机配合情况来看,一般分为外置电池和内置电池,这种叫法很容易理解,外置电池就是直接装在手上背面,如: MOTOROLA 191,SAMSUNG 系列等;而内置电池就是装入手机后,还另有一个外壳把其扣在手机电池内,如:MOTOROLA 998,8088,NOKIA的大部分机型 1.外置电池

外置电池的封装形式有超声波焊接和卡扣两种: 1.1超声波焊接 外壳

这种封装形式的电池外壳均有底面壳之分,材料一般为ABS+PC料,面壳一般喷油处理,代表型号有 :MOTOROLA 191,SAMSUNG 系列,原装电池的外壳经喷油处理后长期使用一般不会磨花,而一些品牌电池或水货电池用上几天外壳喷油就开始脱落了.其原因为:手机电池的外壳较便宜,而喷油处理的成本一般为外壳的几倍(好一点的),这样

处理一般有三道工序:喷光油(打底),喷油(形成颜色),再喷亮油(顺序应该是这样的,如果我没记错的话),而一些厂商为了降低成本就省去了第一和第三道工序,这样成本就很低了

锂离子电池概况

由于日益紧迫的能源与环境保护压力，许多国家竞相开发绿色能源技术，其中尤其以电动汽车应用为代表的动力锂离子电池领域发展最为迅速。国内外企业都紧盯着这一大蛋糕，纷纷投入资金和人力进行研究并逐步实现产业化，希望能在未来获得巨大的收益回报。为此，我们特别约请业内专家及厂商代表，请他们畅谈未来动力锂离子电池的发展前景及如何把握市场机遇。

动力锂离子电池目前的发展现状？

·我国的锂离子电池研究发项目一直是国家“863”的重点项目，大部分材料实现了国产化，国内已自建和引进多条生产线，配套材料厂也有多个，均已形成大规模生产。 ·动力锂离子电池目前正处于产业的导入期。 黄学杰

长期以来，许多发达国家把电动汽车列为主要攻克的目标，美国支持多个国家实验室和企业一起承担车用锂离子电池的开发工作。欧盟则制定了高比能量蓄电池的发展计划，采用规划和计划的手段，保证了基础研究的连续性，并不断产生出阶段成果。日本在锂离子电池领域具有垄断地位，索尼、三洋电机、松下电池、NEC等著名公司都建有大规模锂离子电池生产厂，而且大多数制造商除了保持和扩大原有品牌的产量外，都在利用各自的优势开拓锂离子动力电池新产品。总的来看，日本仍然是动力锂离子电池

锂离子电池工作原理及基本概念

（第一课时）

1.正极： LICOO2（钴酸锂） LIMNOO2（锰酸锂） 负极： C（碳）

2.基本原理： 充电时，负极→富锂 正极→负锂 能量转换： 寿命： 3.容量和比容量： 4.能量和比能量： 5.电压： 6.内阻： 7.放电平台： 8.充放电方式：

锂离子电池的工作原理、特点及分类

锂离子电池的构成主要有正极、负极、非水电解质和隔膜四个部分组成，两个能可逆脱嵌的锂离子化合物构成正负极。其工作原理图如1-1（b）所示，充电时锂离子从正极材料中脱出，通过隔膜经电解质溶液向负极迁移，同时电子在外电路从正极流向负极，锂离子在负极得到电子后被还原成金属锂，嵌入负极晶格中；而在放电时，负极的锂会失去电子成为锂离子，通过隔膜经电解质溶液向正极方向迁移并进入正极材料中储存。正负两极间不仅有锂离子在迁移，为保持电荷平衡，相同数量的电子经外电路也在正负两极之间传递，使正负两极发生氧化还原反应，并保持一定电位。

图1-1 锂离子电池工作示意图 a. 金属锂二次电池； b. 锂离子二次电池 （图中枝晶照片直接由原位扫描电镜拍出）

Fig.1-1 Schematic representation and operating principles of Li batteries a. Rechargeable Li-metal battery；b. Rechargeable Li-ion battery

以目前已经商业化的锂离子电池为例，正极采用LiCoO2材料，负极采用碳材料，宇部隔膜为电池隔膜，LiPF6的碳酸

PMMA-P(VDF-HFP)固体电解质

摘要：采用干法制备P(VDF-HFP)-PMMA聚合物电解质，PMMA与电解液有很好的相容性，采用X射线衍射光谱法（XRD）、扫描电子显微镜法（SEM）和电化学手段对目标材料进行了结构表征和性能测试。考察了PMMA与P(VDF-HFP)不同比例的聚合物电解质对锂离子电池的性能的影响。结果表明?? 关键词：锂离子电池 聚合物电解质 P(VDFF-HFP)-PMMA 1. 前言

1.1 锂离子聚合物电解质

在20世纪60-70年代就开始对锂离子二次电进行研究，与传统的二次电池如铅酸电池、Ni／Cd电池、Ni／MH电池等相比，锂离子电池在能量密度、充放电性能、工作温度等有着明显的优势。锂离子的循环寿命长、自放电率低，而且又是在当今要求低碳环保的时代中具有绿色环保的优点，近年来随着电池的迅速发展，已经广泛应用于家电产品。因此要进一步提高锂离子电池的性能和技术。目前对二次电池研究和发展方向是在高容量下能可逆脱嵌锂的正负极材料及电解质材料。尽管过去的二十几年中SONY公司使液态的锂离子电池成功商业化生产，液态锂离子电解质存在内部短路、燃烧、溶剂易挥发、漏液等安全隐患。由于凝胶聚合物电解质的室温离子电导率可达1

锂离子电池正极材料

锂离子电池的性能主要取决于所用电池内部材料的结构和性能。这些电池内部材料包括正、负极材料、电解质、隔膜等。其中正、负极材料的选择和质量直接决定锂离子电池的性能与价格。因此廉价、高性能的正、负极材料的研究一直是锂离子电池行业发展的重点。2013年第九期《产业趋势》中，我们曾为读者展示过几种主要的锂离子电池负极材料，本期我们将对锂离子电池正极材料进行介绍。

衡量锂离子电池正极材料的好坏，大致可以从以下几个方面进行评估：

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正极材料应有较高的氧化还原电位，从而使电池有较高的输出电压 锂离子能够在正极材料中大量、可逆地嵌入和脱嵌，以使电池有较高的比容量

在锂离子嵌入/脱嵌过程中，正极材料的结构应尽可能不发生变化，以保证电池良好的循环性能

在锂离子的嵌入/脱嵌过程中，正极的氧化还原电位变化应尽可能小，使电池能够平稳地充放电

正极材料应有较高的电导率和锂离子扩散系数，便于电池快速充放电 正极材料不与电解质等发生附反应 价格便宜，对环境无污染

目前获得广泛应用的锂离子电池正极材料体系主要包括钴酸锂（LiCoO2）、镍酸锂（LiNiO2）、锰酸锂（LiMn2O4/ LiMnO2）、锂镍锰钴氧三元材料（LiNixC

锂离子电池的优点:

A.高能量密度.锂离子电池的重量是相同容量的镍镉或镍氢电池的一半，体积是镍镉的20-30%，镍氢的35-50%。

B.高电压.一个锂离子电池单体的工作电压为3.7V(平均值)，相当于三个串联的镍镉或镍氢电池。

C.无污染.锂离子电池不含有诸如镉、铅、汞之类的有害金属物质。

D.不含金属锂.锂离子电池不含金属锂，因而不受飞机运输关于禁止在客机携带锂电池等规定的限制。

E.循环寿命高.在正常条件下，锂离子电池的充放电周期可超过500次，磷酸亚铁锂（以下称磷铁）则可以达到2000次。

F.无记忆效应.记忆效应是指镍镉电池在充放电循环过程中，电池的容量减少的现象。锂离子电池不存在这种效应。

G.快速充电.使用额定电压为4.2V的恒流恒压充电器，可以使锂离子电池在1.5--2.5个小时内就充满电；而新开发的磷铁锂电，已经可以在35分钟内充满电。

F.自放电小.室温下充满电的Li-ion储存1个月后的自放电率为2%左右，大大低于Ni-Cd的25-30%，Ni、MH的30-35%。

锂离子电池的缺点:

A:衰老,与其它充电电池不同，锂离子电池的容量会缓慢衰退，与使用次数无关，而与温度有关。可能的机制是内阻逐渐升高，所以，在工作电流高的电子产品更容易体现。用

锂离子电池性能检测技术

锂离子电池性能包括容量、电压特性、内阻、自放电、贮存性能、高低温性能等，二次电池还包括循环性能、充放电特性、内压等。当然，由于电池应用领域不同，对电池的性能要求也不尽相同。一般说来，电池最基本的性能是容量、电压特性(输出工作电fli,)、内阻、贮存性能、寿命、温度特性等。

锂电池的基本性能电池的基本性能通常包括电性能、机械性能、贮存性能等。

（1）电池的开路电压；电池的开路电压是两极间所联接的外线路处于断路时两极间的电位差。由于正负两极在电解液中不一定处于热力学平衡状态，因此电池的开路电压不一定等于电池的电动势，它通常接近电动势，但总是小于电动势。因此，必须指出，电池的电动势是从热力学函数计算得到的，而电池的开路电压是实际测量出的，开路电压的测量司以用电位差计、数字电压表、高阻抗伏特表等来测量。

（2）电池的内阻：电池的内阻是指电流通过电池内部所受到的阻力，它包括欧姆电阻和电化学反应时极化所引起的电阻，即极化电阻。由于电池内阻的存在，电池放电时的工作电压总是小于电池

锂离电子基池础知

品质部QA组识

onteCnts 要提 锂子离电的池发展、类分 锂离电池子的优缺 应点用领域 作工原理 液态锂子离电池正的负极料和电材解液

2

锂子离电的发展池9108年M,. Amarnd等首先提出用嵌锂人合化来物代二替次电锂池 的金中锂属负，极并提“摇椅式电出池”(orckig chair bntteary)概的 ,嵌念化合物代锂二次锂电池替的中金属锂负，电池极的安全大性改善，为 并且有良好的循具寿环，命时同池的电充电放效也率到得提高 1。90年9日Son本y司研公出制以石焦为油负、LiC极o2O正极为的离锂子二 电次 池

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锂 子电池电离学反应化机理正极反应：iLCo2O==== iL-1CoxO2 xLi++ xe+负反极：应C + x iL + +xe-= = C=iLx电 总反应池 LiC:oO2+ =C== =L1-xCoOi2+ CLi x电时发放生述上应反的反应逆 4

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离锂电池的分类子离锂电子池液锂离态子池电( LBI

聚)合物锂子电池 (离IP)

L液锂离态子池电聚与合物锂离子池相电： 比合聚物离子电锂中正池和电解质极可使都聚合物用材料，常所说的聚通合锂

ARTICLEMoS2/Graphene Composite Paper for Sodium-Ion Battery ElectrodesLamuel David, Romil Bhandavat, and Gurpreet Singh* Mechanical and Nuclear Engineering Department, Kansas State University, Manhattan, Kansas 66506, United StatesABSTRACT We study the synthesis and electrochemical and mechanical performance of layered free-standing papers composed of acid-exfoliated few-layer molybdenum disul de (MoS2) and reduced graphene oxide (rGO) akes for use as a self-standing exible electrode in sodium-ion batteries. Synthesis was