鋰離子電池工作原理
鋰離子電池主要是由正極、負極、能傳導鏗離子的電解質及把正負極隔開的隔膜、外殼等組成。正極材料一般為鈷酸鋰(LiCoO2)、鎳酸鋰(LiNiO2)、錳酸鋰 (LiMn2O4)、三元材料(LiCoXNiYMn1-x-yO2)等可逆脫嵌鏗離子的化合物。電解質由鋰鹽(常見的鋰鹽有LiCoO4、 LIPF6、 LIBF4、IJBOB 等)溶解在特定的溶劑(主要是碳酸乙烯醋( EC )、二乙基碳酸酯( DEC)、二甲基碳酸酯( DMC )、碳酸丙烯酯( PC )等按一定比例形成的混合物)中組成。隔膜材料一般是聚烯烴系樹脂,常用的有單層或多層的聚丙烯( PP )和聚乙烯( PE )微孔膜,如 Ceigard 2300 隔膜。負極一般采用能嵌能嵌入鋰的石油焦炭、純石墨和層狀石墨混合碳等材料。以碳元素( C6 ) 材料為負極,過渡金屬氧化物 LIMeo ,為正極的鏗離子電池。充電時,鉀離子從正極脫出,嵌入負極,放電時,鋰離子則從負極脫出,嵌人正極,即在充放電過程中,鉀離子在正、負極間嵌人脫出,往復運動,猶如來問擺動的拙椅,因此鉀離子電池又稱為“搖椅電池”。
鋰離子電池在正常充放電情況下,鉀離子在層狀結構的碳材料和氧化物品體間或片層間的嵌人和脫出,一般只引起層問距的變化,而不會引起晶體結構的破壞。充放電的過程中,正、負極材料的化學結構基本不發性變化,因此從充放電反應的可逆性來講,銼離子在電池材料中的嵌人和脫出是一個理想的反應過程。正是基于于以上特點,鉀離子電池在性能上比鎳鍋電池和鎳氫電池更為優越。