「锂离子电池」锂离子电池的工作原理

今天我们来聊聊锂离子电池,以下6个关于锂离子电池的观点希望能帮助到您找到想要的新能源资讯。

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锂离子电池特点是什么？

1.电压高 锂离子动力电池的电压是镍镉电池、镍氢电池的3倍,铅酸电池的近2倍,这也是锂离子动力电池比能量高的一个重要原因。因此组成相同电压的动力电池组时,锂离子动力电池使用的串联数目会大大少于铅酸电池和镍氢电池。

2.重量轻 锂离子动力电池的比能量大,高达150Wh/Kg,是镍氢电池的2倍,铅酸电池的4倍, 因此重量是相同能量的铅酸电池的三分之一到四分之一,从这个角度讲锂电消耗的资源就少,而且由于锰酸锂电池中所用元素的储量比较多

什么叫锂离子电池？

一、发展及分类

“锂电池”，是一类由锂金属或锂合金为正/负极材料、使用非水电解质溶液的电池。

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。

为了开发出性能更优异的品种，人们对各种材料进行了研究，从而制造出前所未有的产品。

1912年锂金属电池最早由Gilbert N. Lewis提出并研究。

20世纪70年代时，M. S. Whittingham提出并开始研究锂离子电池。

1992年Sony成功开发锂离子电池。它的实用化，使人们的移动电话、笔记本、计算器等携带型电子设备的重量和体积大大减小。

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。可充电电池的第五代产品锂金属电池在1996年诞生，其安全性、比容量、自放电率和性能价格比均优于锂离子电池。由于其自身的高技术要求限制，只有少数几个国家的公司在生产这种锂金属电池。

二、工作原理

1. 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：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

三、特征

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%。

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。

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。

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。

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，磷酸亚铁锂则可以达到2000次。

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。

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池，已经可以在35分钟内充满电。

三、优缺点分析

1．优点

（1）能量比较高。具有高储存能量密度，已达到460-600Wh/kg，是铅酸电池的约6-7倍；

（2）使用寿命长，使用寿命可达到6年以上，磷酸亚铁锂为正极的电池1C（100%DOD）充放电，有可以使用10,000次的记录；

（3）额定电压高（单体工作电压为3.7V或3.2V），约等于3只镍镉或镍氢充电电池的串联电压，便于组成电池电源组；锂电池可以通过一种新型的锂电池调压器的技术，将电压调至3.0V，以适合小电器的使用。

（4）具备高功率承受力，其中电动汽车用的磷酸亚铁锂锂离子电池可以达到15-30C充放电的能力，便于高强度的启动加速；

（5）自放电率很低，这是该电池最突出的优越性之一，一般可做到1%/月以下，不到镍氢电池的1/20；

（6）重量轻，相同体积下重量约为铅酸产品的1/6-1/5；

（7）高低温适应性强，可以在-20℃--60℃的环境下使用，经过工艺上的处理，可以在-45℃环境下使用；

（8）绿色环保，不论生产、使用和报废，都不含有、也不产生任何铅、汞、镉等有毒有害重金属元素和物质。

（9）生产基本不消耗水，对缺水的我国来说，十分有利。

比能量指的是单位重量或单位体积的能量。比能量用Wh/kg或Wh/L来表示。Wh是能量的单位，W是瓦、h是小时；kg是千克(重量单位)，L是升（体积单位）。

2.缺点

1．锂原电池均存在安全性差，有发生爆炸的危险。

2．钴酸锂的锂离子电池不能大电流放电，价格昂贵，安全性较差。

3．锂离子电池均需保护线路，防止电池被过充过放电。

4．生产要求条件高，成本高。

5．使用条件有限制，高低温使用危险大。

锂离子电池的工作原理

锂离子电池的工作原理是充电和放电。当电池充电时，锂离子在电池正极形成，锂离子通过电解液到达负极。负碳呈层状结构，有许多微孔。到达负极的锂离子被嵌入碳层的微孔中。锂离子嵌入越多，充电容量越大。同样的道理，当电池放电时(我们使用电池的过程)，嵌在负极碳中的锂离子就会出来，并回到正极。锂离子越回到正极，放电容量越大。我们通常所说的电池容量是指放电容量。

锂离子电池的优点

1、锂离子电池电压平台高：单体电池的平均电压为3.7V或3.2V，约等于3只镍镉电池或镍氢电池的串联电压，便于组成电池组。

2、具有高储存能量密度：相对其他电池而言锂离子电池能量密度很高，目前已达到460-600Wh/kg，约为铅酸电池的6～7倍。这就意味着在相同电荷容量下，锂离子电池重量更轻。据计算相同体积下重量约为铅酸产品的1/5～1/6。

3、使用寿命相对较长：锂离子电池的使用寿命可达到6年以上。以磷酸亚铁锂为正极的锂离子电池为例，在1C充放电倍率下，循环周期的*纪录可达1000次。

4、具备高功率承受力：电动汽车锂离子电池用的磷酸亚铁锂离子电池*充放电倍率可以达到15C-30C，这非常适合动力汽车高强度的启动和加速。

锂电池和锂离子电池定义有何不同？锂电池有哪些种类？

锂电池和锂离子电池原材料不同，安全性不同，塑形不同。

一、原材料不同：锂离子电池的原材料为电解液（液体或胶体）；聚合物锂电池的原材料为电解质有高分子电解质（固态或胶态）和有机电解液。

二、安全性方面不同：锂离子电池在高温高压的环境中容易爆炸；聚合物锂电池采用铝塑膜做外壳，当内部采用有机电解质时，即使液体很热也不爆炸。

三、塑形不同：聚合物电池可以做到薄形化、任意面积化和任意形状化，原因在于其电解质可固态可胶态而非液态，锂电池则采用电解液，需要一个坚固的外壳作为二次包装容纳电解液。

四、记忆效应不同

在电池放置一段时间后则进入休眠状态，此时容量低于正常值；铅酸电池会存在记忆效应，需要特殊方法和设备才能激活电池，恢复正常容量；锂电池本身特性，不带记忆效应，只需要通过3-5次正常的充放循环就可以激活电池，恢复正常容量。

五、价格方面的不同

由于锂电池具有较好的散热功能以及续航功能，从包装到密封的制作流程也是十分严谨；因此制作成本比铅酸电池高出不少。

锂电池是什么做的？

你好锂电池是一类由锂金属或锂合金为正/负极材料、使用非水电解质溶液的电池。

锂电池的工作原理：锂离子电池是一种二次电池（充电电池），它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，Li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。

锂离子电池负极材料为 碳素材料， 锂离子电池正极材料 是含锂的化合物，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”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。

锂离子电池的特点？

1.容量大，电压高，电荷保持能力强

2.允许工作温度范围广

3.循环寿命长，可达到1200次

4.无毒，无环境污染

5.体积小，质量轻

6.结构复杂，造价较高

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