鋰電池基本原理1課件

聚合物鋰電池基礎(chǔ)知識(shí)鋰離子電池基本知識(shí)鋰離子電池的分類及優(yōu)點(diǎn)電池行業(yè)的常見(jiàn)術(shù)語(yǔ)鋰離子電池的工作原理鋰離子電池的基本結(jié)構(gòu)1鋰離子電池的分類及優(yōu)點(diǎn)鋰離子電池的分類根據(jù)鋰離子電池所用電解質(zhì)材料不同，鋰離子電池可以分為液態(tài)鋰離子電池(lithiumionbattery,簡(jiǎn)稱為L(zhǎng)IB)和聚合物鋰離子電池(polymerlithiumionbattery,簡(jiǎn)稱為L(zhǎng)IP)兩大類。聚合物鋰離子電池所用的正負(fù)極材料與液態(tài)鋰離子都是相同的，電池的工作原理也基本一致。它們的主要區(qū)別在于電解質(zhì)的不同,鋰離子電池使用的是液體電解質(zhì),而聚合物鋰離子電池則以凝膠聚合物電解質(zhì)來(lái)代替,這種聚合物可以是“干態(tài)”的,也可以是“膠態(tài)”的,目前大部分采用聚合物膠體電解質(zhì)。鋰離子電池的優(yōu)點(diǎn)理論上，與一般的電池相比，鋰離子電池有明顯的優(yōu)點(diǎn)：1）高電壓，鋰離子電池使用高電負(fù)性的含元素鋰電極，使其端電壓高達(dá)3.7V，而Ni-Cd和Ni-MH電池的電壓只有1.2V左右2）高能量密度，與同等容量的Ni-Cd和Ni-MH電池相比，鋰離子電池的重量輕，其體積比能量是這兩類電池的1.5—2倍3）循環(huán)壽命長(zhǎng)，循環(huán)壽命超過(guò)500次4）安全性高，鋰離子充放電過(guò)程中沒(méi)有金屬鋰的存在，避免了鋰電池中金屬鋰造成的安全問(wèn)題5）自放電率低，鋰離子電池在首次充電（化成）過(guò)程中在碳負(fù)極材料表面形成一層具有鋰離子導(dǎo)電性而對(duì)電子絕緣的固體電解質(zhì)中間相膜（SEI），可較好的阻止自放電的發(fā)生，6）無(wú)記憶效應(yīng)7）無(wú)污染，環(huán)保由于用固體電解質(zhì)代替了液體電解質(zhì),與液態(tài)鋰離子電池相比，聚合物鋰電池還有以下優(yōu)勢(shì)：A形狀可以任意定制，厚度薄，聚合物電池可根據(jù)客戶的需求增加或減少電芯厚度，開(kāi)發(fā)新的電芯型號(hào)有的甚至可以根據(jù)手機(jī)形狀量身定做，以充分利用電池外殼空間，提升電池容量。B重量輕，聚合物電池重量較同等容量規(guī)格的鋼殼鋰電輕40%，較鋁殼電池輕20%。

C.容量大。聚合物電池較同等尺寸規(guī)格的鋼殼電池容量高10～15%，較鋁殼電池高5～10%

2電池行業(yè)中一些常見(jiàn)的術(shù)語(yǔ)一次電池:只能進(jìn)行一次放電的電池，不能進(jìn)行充電而再利用。二次電池:可反復(fù)進(jìn)行充電、放電而多次使用的電池，也叫蓄電池或充電電池。標(biāo)稱電壓:電池0.2C放電時(shí)全過(guò)程的平均電壓，是一個(gè)近似數(shù)值。鋰電的標(biāo)稱電壓是3.7V額定容量:生產(chǎn)廠家標(biāo)明的電池容量，，即充滿電的電池在20℃下以0.2C的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)電流放電到終止電壓時(shí)所能放出的電量值，用C5表示，單位是Ah或者mAh倍率：是指電池在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)放出其額定容量時(shí)所需要的電流值，它在數(shù)據(jù)值上等于電池額定容量的倍數(shù)，通常以字母C表示。如電池的標(biāo)稱額定容量為600mAh為1C（1倍率），300mAh則為0.5C,6A(600mAh)為10C.以此類推.循環(huán)壽命:電池在一定條件下（20℃0.2C5）,反復(fù)充放電，當(dāng)電池容量等性能達(dá)到規(guī)定的要求以下時(shí)所發(fā)生的充放電次數(shù)。

3鋰離子電池的基本結(jié)構(gòu)負(fù)極隔膜電解液鋁塑膜鋁鎳復(fù)合帶正極鋰離子電池

同所有的化學(xué)電源一樣，鋰離子電池也由正極、負(fù)極、隔膜紙、電解液和外殼等組成。1、正極:電池反應(yīng)的主體，主要反應(yīng)活性物質(zhì)為L(zhǎng)iCoO2，電池反應(yīng)過(guò)程中Li+的提供者，正極片是由LiCoO2粉末調(diào)成膏狀涂覆在鋁箔上烘干壓制而成。

2、負(fù)極:與正極匹配成為電池反應(yīng)的另一個(gè)主體，主要反應(yīng)活性物質(zhì)為C，電池反應(yīng)過(guò)程中Li+的接收者，負(fù)極片是由石墨粉末調(diào)成膏狀涂覆在銅箔上烘干壓制而成。3、隔膜:置于正極與負(fù)極之間起隔離作用，主要是防止正極與負(fù)極直接接觸而導(dǎo)致電池內(nèi)部短路。它可以讓電解液中的鋰離子自由穿過(guò)，但具有良好的電子絕緣性。4、電解液:電池反應(yīng)過(guò)程中，作Li+來(lái)回移動(dòng)的載體，一般采用LiF6作電解質(zhì)溶解于EC/DMC/EMC等混合酯類物質(zhì)中而形成有機(jī)電解液。5、鋁塑膜:起包裝的作用，具要求有良好的耐沖壓，電絕緣，耐電解液腐蝕，耐熱封6、鋁鎳復(fù)合帶:用作正負(fù)極極耳，起到與外電路導(dǎo)通的作用

4鋰離子電池的工作原理鋰離子電池是以Li+嵌入化合物為正負(fù)極的二次電池，實(shí)際上是一個(gè)鋰離子濃差電池，正負(fù)極由兩種不同的鋰離子嵌入化合物組成通常正極采用鋰化合物，負(fù)極采用鋰-碳層間化合物，電解質(zhì)為鋰鹽的有機(jī)電解液在充放電過(guò)程中，Li+在兩個(gè)電極間往返嵌入和脫出，被形象的成為“搖椅式電池”鋰電池的正極材料是含鋰化合物，且該化合物能可逆地嵌入與脫嵌鋰離子負(fù)極是碳。當(dāng)對(duì)電池進(jìn)行充電時(shí)，電池的正極上有鋰離子生成，生成的鋰離子經(jīng)過(guò)電解液運(yùn)動(dòng)到負(fù)極。同時(shí)電子的補(bǔ)償從外電路供給碳負(fù)極，保證負(fù)極的電荷平衡，而作為負(fù)極的碳呈層狀結(jié)構(gòu)，它有很多微孔，達(dá)到負(fù)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，當(dāng)對(duì)電池進(jìn)行放電時(shí)（即我