鋰離子電池原理

鋰離子電池名稱簡介

現已廣泛被大家使用的鋰離子電池是由鋰電池發展而來的。所以在認識鋰離子電池之前，我們先來介紹一下鋰電池。

舉例來講，以前照相機里用的扣式電池就屬于鋰電池。鋰電池的負極材料是鋰金屬，正極材料是碳材。按照大家習慣上的命名規律，我們稱這種電池為鋰電池。

鋰離子電池的正極材料是氧化鈷鋰，負極材料是碳材。電池通過正極產生的鋰離子在負極碳材中的嵌入與遷出來實現電池的充放電過程，為了區別于傳統意義上的鋰電池，所以人們稱之為鋰離子電池。

鋰離子電池的廣泛用途

發展高科技的目的是為了使其更好的服務于人類。鋰離子電池自1990年問世以來，因其卓越的性能得到了迅猛的發展，并廣泛地應用于社會。鋰離子電池以其它電池所不可比擬的優勢迅速占領了許多領域，象大家熟知的移動電話、筆記本電腦、小型攝像機等等，且越來越多的國家將該電池應用于軍事用途。應用表明，鋰離子電池是一種理想的小型綠色電源。

鋰離子電池的主要構成

(1)電池蓋

(2)正 極----活性物質為氧化鈷鋰

(3)隔 膜----一種特殊的復合膜

(4)負 極----活性物質為碳

(5)有機電解液

(6)電池殼

鋰離子電池的優越性能

我們經常說的鋰離子電池的優越性是針對于傳統的鎳鎘電池(Ni/Cd)和鎳氫電池(Ni/MH)來講的。那么，鋰離子電池究竟好在哪里呢?

(1)工作電壓高

(2)比能量大

(3)循環壽命長

(4)自放電率低

(5)無記憶效應

(6)無污染

以下是鎳鎘、鎳氫、鋰離子電池性能的對比：

(注：充電速率均為1C)

鋰離子電池的工作原理

大家都已知道，鋰離子電池的正極材料是氧化鈷鋰，負極是碳。

鋰離子電池的工作原理就是指其充放電原理。當對電池進行充電時，電池的正極上有鋰離子生成，生成的鋰離子經過電解液運動到負極。而作為負極的碳呈層狀結構，它有很多微孔，到達負極的鋰離子就嵌入到碳層的微孔中，嵌入的鋰離子越多，充電容量越高。

同樣道理，當對電池進行放電時(即我們使用電池的過程)，嵌在負極碳層中的鋰離子脫出，又運動回到正極。回到正極的鋰離子越多，放電容量越高。我們通常所說的電池容量指的就是放電容量。

不難看出，在鋰離子電池的充放電過程中，鋰離子處于從正極 → 負極 → 正極的運動狀態。如果我們把鋰離子電池形象地比喻為一把搖椅，搖椅的兩端為電池的兩極，而鋰離子就象優秀的運動健將，在搖椅的兩端來回奔跑。所以，專家們又給了鋰離子電池一個可愛的名字搖椅式電池。

鋰離子電池的組裝過程

鋰離子電池的工藝技術非常嚴格、復雜，這里只能簡單介紹一下其中的幾個主要工序。

(1)制漿

用專門的溶劑和粘接劑分別與粉末狀的正負極活性物質混合，

經高速攪拌均勻后，制成漿狀的正負極物質。

(2)涂膜

將制成的漿料均勻地涂覆在金屬箔的表面，烘干，分別制成正

負極極片。

(3)裝配

按正極片--隔膜--負極片--隔膜自上而下的順序放好，經卷繞

制成電池極芯，再經注入電解液、封口等工藝過程，即完成電

池的裝配過程，制成成品電池。

(4)化成

用專用的電池充放電設備對成品電池進行充放電測試，對每一

只電池都進行檢測，篩選出合格的成品電池，待出廠。

鋰離子電池的安全特性

鋰離子電池已非常廣泛的應用于人們的日常生活中，所以它的安全性能絕對應該是鋰離子電池的第一項考核指標。對于鋰離子電池安全性能的考核指標，國際上規定了非常嚴格的標準，一只合格的鋰離子電池在安全性能上應該滿足以下條件。

(1)短路：不起火，不爆炸

(2)過充電：不起火，不爆炸

(3)熱箱試驗：不起火，不爆炸(150℃恒溫10min)

(4)針剌：不爆炸(用Ф3mm釘穿透電池)

(5)平板沖擊：不起火，不爆炸(10kg重物自1M高處砸向電池)

(6)焚燒：不爆炸(煤氣火焰燒烤電池)