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简述锂电池的工作原理
锂电池的工作原理:就是锂电池的正极材料是LiMn2O4,负极材料是石墨。在充电时正极的Li加和电解液中的Li加向负极聚集,得到电子,被还原成Li镶嵌在负极的碳素材料中。放电时镶嵌在负极碳素材料中的Li失去电子,进入电解液,电解液内的Li加向正极移动,利用化学反应实现放电过程。
锂金属电池一般是使用二氧化锰为正极材料、金属锂或其合金金属为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。锂离子电池一般是使用锂合金金属氧化物为正极材料、石墨为负极材料、使用非水电解质的电池。
正品的锂离子电池防磨面均匀,采用的是PC材质,没有脆裂的现象,一般假的锂离子电池表面过于粗糙,使用的材质比较容易裂开。
由于锂金属的化学特性非常活泼,使得锂金属的加工、保存、使用,对环境要求非常高。随着科学技术的发展,锂电池已经成为了主流。
锂电池大致可分为两类:锂金属电池和锂离子电池。锂离子电池不含有金属态的锂,并且是可以充电的。安全性、比容量、自放电率和性能价格比均优于锂离子电池。
锂电池最早期应用在心脏起搏器中。锂电池的自放电率极低,放电电压平缓等优点,使得植入人体的起搏器能够长期运作而不用重新充电。锂电池一般有高于3.0伏的标称电压,更适合作集成电路电源。二氧化锰电池,就广泛用于计算器,数码相机、手表中。
锂电池的基本设计工艺及原理是什么?
锂离子电池原理: 锂离子电池作为一种化学电源,指分别用两个能可逆地嵌入与脱嵌锂离子的化合物作为正负极构成的二次电池。当电池充电时,锂离子从正极中脱嵌,在负极中嵌入,放电时反之。锂离子电池是物理学、材料科学和化学等学科研究的结晶。锂离子电池所涉及的物理机理,目前是以固体物理中嵌入物理来解释的,嵌入(intercalation)是指可移动的客体粒子(分子、原子、离子)可逆地嵌入到具有合适尺寸的主体晶格中的网络空格点上。电子输运锂离子电池的正极和负极材料都是离子和电子的混合导体嵌入化合物。电子只能在正极和负极材料中运动。已知的嵌入化合物种类繁多,客体粒子可以是分子、原子或离子.在嵌入离子的同时,要求由主体结构作电荷补偿,以维持电中性。电荷补偿可以由主体材料能带结构的改变来实现,电导率在嵌入前后会有变化。锂离子电池电极材料可稳定存在于空气中与其这一特性息息相关。嵌入化合物只有满足结构改变可逆并能以结构弥补电荷变化才能作为锂离子电池电极材料。 生产工艺流程及控制 原材料 → 原材料检验 → 原材料预处理 → 配料 → 配料检验 → 真空感应熔炼 → 快冷铸锭 → 半成品检验 → 热处理 → 粗碎 → 制粉 → 筛分 → 后处理→真空或充氮气包装 → 成品检验 → 产品 A:冶炼:1) 工艺要求材料供应商提供材质单,QC部门还要进行测试,其成份和杂质含量满足工艺要求的办理入库备用。2) 原料预处理主要是清除原材料表面的污染物和氧化层,确保原材料的洁净。3) 配料要根据不同情况按规定指标补足某些易挥发元素如稀土、锰的烧损。4) 真空感应熔炼要在0.1Pa的真空度下充入氩气,在1300℃高温下将各成份金属熔化成合金,快冷铸锭,以获得晶粒细化、组织均匀的合金。 B:半成品:半成品检验有三方面内容:1) 外观:合金外观应具金属光泽,无明显氧化变色,合金组织结构应均匀致密,无疏松和杂质;2) 化学成分:合金化学成份应与设计成份相符;3) 电化学容量:应满足企业标准要求,否则不能下转。 C:热处理:采用真空热处理炉,抽真空后再充入氩气保护。热处理工艺主要使产品均质化和稳定化(消除内应力),保证合金平坦的平台压力,良好的均一性和良好的循环寿命特性。重点保证温度及真空度,做氧含量测定。 D:合金粗碎、制粉和包装全过程均在氩气保护下全封闭进行,确保合金的含氧量很低。成品检验有四方面内容:1) 外观:表面无变色氧化现象,无结块现象;2) 物理性能、粒度分布、松装比符合企业标准;3) 化学特性:合金粉的成份和杂质含量、合金的PCT曲线符合企业标准;4) 电化学性能:合金的电化学容量、充放电特性、循环寿命、大电流脉冲放电特性和温度特性。产品内包装为尼龙复合塑料袋抽真空双层包装,整箱再充氮气塑料袋包装,外箱:纸箱。
锂离子电池工作原理
锂离子电池以碳素材料为负极,以含锂的化合物作正极,没有金属锂存在,只有锂离子,这就是锂离子电池。锂离子电池是指以锂离子嵌入化合物为正极材料电池的总称。锂离子电池的充放电过程,就是锂离子的嵌入和脱嵌过程。
在锂离子的嵌入和脱嵌过程中,同时伴随着与锂离子等当量电子的嵌入和脱嵌(习惯上正极用嵌入或脱嵌表示,而负极用插入或脱插表示)。在充放电过程中,锂离子在正、负极之间往返嵌入/脱嵌和插入/脱插,被形象地称为“摇椅电池”。
当对电池进行充电时,电池的正极上有锂离子生成,生成的锂离子经过电解液运动到负极。而作为负极的碳呈层状结构,它有很多微孔,达到负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中,嵌入的锂离子越多,充电容量越高。
同样,当对电池进行放电时(即我们使用电池的过程),嵌在负极碳层中的锂离子脱出,又运动回正极。回正极的锂离子越多,放电容量越高。
电池的组成部分
(1)正极——活性物质一般为锰酸锂或者钴酸锂,镍钴锰酸锂材料,电动自行车则普遍用镍钴锰酸锂(俗称三元)或者三元+少量锰酸锂,纯的锰酸锂和磷酸铁锂则由于体积大、性能不好或成本高而逐渐淡出。导电集流体使用厚度10-20微米的电解铝箔。
(2)隔膜——一种经特殊成型的高分子薄膜,薄膜有微孔结构,可以让锂离子自由通过,而电子不能通过。
(3)负极——活性物质为石墨,或近似石墨结构的碳,导电集流体使用厚度7-15微米的电解铜箔。
(4)有机电解液——溶解有六氟磷酸锂的碳酸酯类溶剂,聚合物的则使用凝胶状电解液。
(5)电池外壳——分为钢壳(方型很少使用)、铝壳、镀镍铁壳(圆柱电池使用)、铝塑膜(软包装)等,还有电池的盖帽,也是电池的正负极引出端 [3] 。
以上内容参考百度百科-锂离子电池
锂电池的工作原理?
锂电池分为锂金属电池和锂离子电池两种。
1、锂金属电池
锂金属电池一般是使用二氧化锰为正极材料、金属锂或其合金金属为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。放电反应原理为:Li+MnO2=LiMnO2
2、锂离子电池
锂离子电池一般是使用锂合金金属氧化物为正极材料、石墨为负极材料、使用非水电解质的电池。充电正极上发生的反应为:LiCoO2==Li(1-x)CoO2+XLi++Xe-(电子);充电负极上发生的反应为:6C+XLi++Xe- = LixC6;充电电池总反应:LiCoO2+6C = Li(1-x)CoO2+LixC6
扩展资料:
相较于以化石燃料为基础的传统能源供给方式,锂电池的出现打破了以往的碳基供能方式,减少了碳排放量,为可持续发展提供了新路径。
从上世纪90年代开始,锂电池开始进入市场,逐渐成为电器和IT终端设备的动力选择。更小的体积、更稳定的性能、更好的循环性,使锂电池逐渐遍布人们日常生活的各个方面,助力人类向清洁世界迈出重要一步。
参考资料来源:百度百科——锂电池
参考资料来源:人民网——人民日报新知:锂电池助推能源革新