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锂离子电池是如何工作的?锂电池隔膜的功能

来源:小鱼儿玄机2站  日期:2019-08-15 11:04  浏览量:

  锂离子电池是如何工作的?锂电池隔膜的功能。大家都已知道,锂离子电池的正极材料是氧化钴锂,负极是碳。锂离子电池的工作原理就是指其充放电原理。锂电池的结构中,隔膜是关键的内层组件之一。隔膜的主要功能是隔离正负极并阻止电子穿过,同时能允许离子通过,从而完成在充放电过程中锂离子在正负极之间的快速传输。

锂离子电池.jpg

  锂离子电池是如何工作的?

  锂离子是采用含有锂元素的材料作为电极的电池,它是现代高性能电池的代表。目前,我们用的手机、笔记本电脑、数码摄像机等都是使用的锂离子电池。锂离子电池是一种可以充电的电池,它主要依靠锂离子在正极和负极之间的移动来工作。通常人们把锂离子进入正极材料的过程叫嵌入,离开的过程叫脱嵌;锂离子进入负极材料的过程叫插入,离开的过程叫脱插。锂离子电池是由锂电池发展而来。

  很多人的误区是锂离子电池中有金属锂的存在,但其实只是锂离子的化合物,这种在正极上使用的化合物能够在充电时会分解出锂离子,以碳素材料为负极的蓄电池。锂离子嵌入和脱离正极化合物的过程就是蓄电池充电和放电的过程,这个过程同时伴随着与锂离子等量电子的嵌入和脱离。

  锂电池是如何进行充电放电工作的?

  锂离子电池的工作原理就是指其充放电原理。当对电池进行充电时,电池的正极上有锂离子生成,生成的锂离子经过电解液运动到负极。而作为负极的碳呈层状结构,它有很多微孔,到达负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中,嵌入的锂离子越多,充电容量越高。

  充电过程中锂离子无法插入;过度充电使过多的锂离子嵌入负极碳结构,而造成其中部分锂离子再也无法释放出来。

  在锂离子电池的充放电过程中,锂离子处于从正极→负极→正极的运动状态。如果我们把锂离子电池形象地比喻为一把摇椅,摇椅的两端为电池的两极,而锂离子就象优秀的运动健将,在摇椅的两端来回奔跑。所以,专家们又给了锂离子电池一个可爱的名字摇椅式电池。

  锂离子电池放电:放电的过程与充电的过程相反,负极的锂离子脱离碳素材料的小孔,返回正极。回到正极的锂离子的数量越多,电池的电量使用的就越多,剩余电量就越少。

  锂离子电池充电:充电的过程就是锂离子生成和运动的过程,电池正极的化合物产生大量的锂离子,进过电解液之后,锂离子由正极运动到负极。而锂离子电池的负极是由碳素材料构成的,到达负极的锂离子会嵌入在碳素材料的小孔中,碳素材料能够容纳的锂离子越多,电池能够容纳的电量就越大,也就是常说的容量(mAh)。

  锂离子电池隔膜的功能

  隔膜性能的优劣直接影响着锂电池内阻、放电容量、循环使用寿命以及电池安全性能的好坏。隔膜越薄、孔隙率越高,电池的内阻越小,高倍率放电性能就越好。在锂电池的结构中,隔膜是关键的内层组件之一。对于锂电池系列,由于电解液为有机溶剂体系,因而需要有耐有机溶剂的隔膜材料,一般采用高强度薄膜化的聚烯烃多孔膜。

  隔膜是锂离子电池的重要组成部分,它位于电池内部正负极之间,保证锂离子通过的同时,阻碍电子传输。隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等,直接影响电池的容量、循环以及安全性能等特性,性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。

  近年来,锂离子电池技术发展迅速,隔膜作为电池中的核心材料之一,决定着锂离子电池的性能,因此隔膜材料及制备技术急需被深入研究。目前,商业化的锂电池隔膜以聚烯烃隔膜为主,制备工艺正从干法向湿法过渡,但是近几年已经发展出了不同材料体系,不同制备工艺的隔膜。

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