三元锂电池的反应是(三元锂电池电极反应)

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什么是三元锂电池???

之所以叫三元锂电池,是由于在此类电池的正极材料中,除了锂之外,还包含了三种主要金属元素,一般为镍钴锰或镍钴铝。制造过程中,首选要使用三种金属元素的溶液混合反应制造三元前驱体纳米颗粒,然后跟碳酸锂或氢氧化锂混合煅烧,成为正极材料。所以,三元锂电池主要得名于正极材料所使用的前驱体的三种金属元素。负极主要为石墨、硅碳、锂金属等。电解液为有  机组分,溶剂为各种碳酸酯和羧酸酯,溶质为六氟磷酸锂或双氟磺酰亚胺锂。

三元锂电池反应方程式是什么?

锂离子电池是建立在RCB理论的基础上的。锂离子电池的正负极均采用可供锂离子(Li+)自由脱嵌的活性物质,充电时Li+从正极脱嵌通过聚合物电解质到达负极,得到电子后与碳材料结合变为Li×C6,放电时,锂离子自负极析出,通过电解质,到达正极,重新回到层状钴酸锂的骨架中,恢复到充电前的状态。

充放电时离子的往返的嵌入、脱嵌正像摇椅一样摇来摇去,故有人又称锂离子电池为“摇椅电池”,又叫RCB电池(英文RockingChairBatteries的缩写)。

在用LiCoO2做正极,石墨做负极场合的可充锂二次电池的构造为C∣ES∣LiCoO2(ES:Li+传导性有机电解液)。

以上组成的电池的端电压是零伏,但在含有LiBF4,LiPF6等锂离子的支持的非水溶剂中,充电时根据反应LiCoO2+6C→CoO2+LiC6的反应,因正、负极材料的活化蓄了电的二次电池则成为:LiC6∣SE∣CoO2。在这个电池中正极反应、负极反应和全电池反应分别以1-3式表示。

正极反应:CoO2+Li++e→LiCoO2(1)

负极反应:LiC6→Li++e+6C(2)

全反应:CoO2+LiC6→LiCoO2+6C(3)

化学上而言,负极的充电反应是锂和石墨层间化合物(G∣C)生成的嵌入反应(石墨的还原),放电反应是脱嵌反应(氧化)。

石墨层间Li嵌入作用的第一阶为Li-GIC化学计量组成LiC6,生成LiC6所必须的电容量372mAh/g称做石墨的理论容量。探索单位体积、单位重量能填充更多的可逆电容量的锂离子的碳材料,就是开发更高能量密度、更高效率的锂二次电池。

三元锂电池和磷酸铁锂电池,哪种电池更容易发生热失控?

随着汽车电动化进程的不断加快,纯电动汽车也受到了很多消费者的关注。目前纯电动汽车主要搭载的是三元锂电池,部分车型使用的是磷酸铁锂电池。那么这两种电池相比,哪种电池更加容易发生热失控呢?

其实不论是三元锂电池还是磷酸铁锂电池,均属于液态锂离子电池,如果在使用过程中电池发生形变,就容易产生锂枝晶现象,那么就有热失控的风险。但是三元锂电池和磷酸铁锂电池在组成上有所不同,所以热失控的风险等级也是有高有低,其中三元锂电池更加容易发生热失控。

对于三元锂电池来说,当电池的温度度升高的到一定程度时,由于高温度分解,负极表面上的SEI膜将直接与电解液接触,并产生氧化反应。随着温度的升高的,化学反应会继续加剧,从而产生大量的热量,而引起一系列的放热反应,但是对于磷酸铁锂电池来说,由于能量密度更低,这种情况会有所缓解。

除了以上两种电池之外,目前很多电池厂商和汽车生产厂商为了提高电池的稳定性和能量密度,也开始着手研发固态电池。所谓固态电池就是采用固体电解质的电池,这种电池温度工作范围更广,而且有效地避免了液态锂离子电池出现的锂枝晶现象,所以稳定性更强,也就更加不容易发生热失控。

不过就目前来看,固态电池的发展依然存在较多的阻碍,而最主要的表现就是生产成本较高以及倍率性能较低,导致充电时间较长。所以,汽车电池行业的发展还仍需不断推进。不知i大家是怎么认为的呢?

本文来源于汽车之家车家号作者,不代表汽车之家的观点立场。

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