锂离子电池是如何工作

作者: | 时间:2020-07-30 17:59

锂离子电池是如何工作?

在整个电池充电过程中,正极的含锂化合物发生变化,锂失去一个电子变成锂离子(Li+),锂离子从正极材料中脱出,两极之间充满的电解液为穿越介质,使锂离子从正极向负极移动,最后嵌入到电池的另一头负极材料中。在这一点上,电池阴极材料是一个富锂的情况。另外,充电电池外部电路中的电子器件也从正向负向传输,外部电路电子器件运行到负向后,原料中的Li+就被还原为 Li。所有充电电池系统软件都处于电荷平衡状态。整个充电过程与放电过程相反。在整个过程中,锂离子电池在整个插入和滑移过程中不易破坏其晶格常数和化学结构。

市场上常见的锂离子电池是什么?

锂电池特有的储能技术材料是正极材料,充电电池系统软件的能量比取决于其比能量和兼容性。电池阴极材料自其商业应用以来,大多数是碳材料,更多的是高纯石墨。相比之下,电池阴极材料的选择范围很广。随着世界各地有利于新能源汽车的发展,为了找到更强大的电池工作能力,更大的能量比,更长的使用周期也成为各种动力锂离子电池厂家的总体目标,导致销售电极材料在市场上的科研和发展趋势一直火热。

目前,新能源汽车用的几种正极材料如下:

1.锂钴氧化物(LiCoO2)

锂钴氧化物是第一种商业化的锂离子电池正极材料,因为它可以在短时间内由制造商制造,适合工业链的推广,因此是第一种商业化的电池正极材料。但是,由于钴的比容量小、钴资源成本低,使得钴具有毒副作用,限制了锂钴金属氧化物的发展趋势。

2.锂锰氧化物

锂锰氧化物主要是和LiMnO2和LiMn2O4两种,在整个充电过程中,由于limno2和limn2o4的氧化物主要是由层状结构转变为尖晶石结构,因此体积衰减系数不高。此外,原材料将继续产生晶格常数,这将导致快速电池体积衰减系数。因此,应用成本很高。

3.镍锰酸锂

由于锰在蓄电池充放电循环系统中不产生价态转变,具有稳定结构的作用,而高电压可以产生较高的动能,但也增加了金属电极与电解质溶液之间的不良反应,导致热阻较差。

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4.磷酸铁锂

磷酸锂电池原料生产工艺优良,成本低,结构稳定,在电池充电周期的整个过程中结构不发生很大变化。

然而,其发展趋势也存在一些缺陷:(1)电子器件电导率低,锂离子电池热扩散系数低,限制了其充电大电流蓄电池的能力;(2)在高温煅烧过程中易将化合物转化为氢氧化铁,导致可充电电池短路故障;(3)磷酸锂电池视密度低,商用商用商用商用产品振动密度仅为1.0gcm-3,体积比低。

5.三元材料(li-ni-co-mn-o)

近年来,由于镍、钴、锰的比例不同,可以拓宽三元电池的正极材料,因此不同类型的原料有不同的优缺点。

三元材料的三要素责任:

1、ni:镍含量增加,充放电比增大。但是,由于Li、Ni和Ni2与Ni2相似,过多的Ni2与Li相移,导致Li和Ni的混合,锂层中Ni阳离子越多,去除和插入Li-离子电池的难度越大,光催化性能越差。

2、co:co能减少原料中正离子混合和占位损伤,使原料的片状结构越来越稳定,降低特性阻抗值,提高电导率,改善循环系统的特性和时间特性;

3、mn:mn在原材料中维持4种,可以提高原材料的稳定性和安全性。但锰含量过高,原料很容易转化为尖晶石结构,从而破坏原有的板层结构,导致原料体积减少,循环系统的特点。

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镍钴锰三元材料综合了钴酸锂、镍酸锂和锰酸锂三类材料的优点,形成了LiCoO2/LiNiO2/LiMnO2 三相的共熔体系,且其综合性能优于任一的单组合化合物,存在明显的三元协同效应。。三元材料具有比容量大、成本低、环保、耐热性高、安全系数好等优点。近年来,随着三元材料的技术改进和新能源汽车的迅速发展,它在电力锂电池行业占有重要的市场份额,而且在消费者锂离子销售市场也开始逐步取代钴酸锂。



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