鉅大LARGE | 點擊量：2366次 | 2018年07月22日
鋰電池具有哪些結(jié)構(gòu)
鋰電是一種鋰電池的簡稱，通常有圓柱型和方型兩種外型，結(jié)構(gòu)又有哪些呢？
1、電池內(nèi)部采用螺旋繞制結(jié)構(gòu)，用一種非常精細(xì)而滲透性很強的聚乙烯薄膜隔離材料在正、負(fù)極間間隔而成；
2、正極包括由鈷酸鋰（或鎳鈷錳酸鋰、錳酸鋰、磷酸亞鐵鋰等）及鋁箔組成的電流收集極；
3、負(fù)極由石墨化碳材料和銅箔組成的電流收集極組成。電池內(nèi)充有有機電解質(zhì)溶液；
4、裝有安全閥和PTC元件（部分圓柱式使用），以便電池在不正常狀態(tài)及輸出短路時保護(hù)電池不受損壞；
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
5、單節(jié)鋰電池的電壓為3.7V（磷酸亞鐵鋰正極的為3.2V），電池容量也不可能無限大。
因此，鋰電在進(jìn)行處理時，常常將單節(jié)鋰電池進(jìn)行串、并聯(lián)處理，以滿足不同場合的要求、
鋰離子電池(Li-ionBatteries)是鋰電池發(fā)展而來。所以在介紹Li-ion之前，先介紹鋰電池。舉例來講，以前照相機里用的扣式電池就屬于鋰電池。鋰電池的正極材料是二氧化錳或亞硫酰氯，負(fù)極是鋰。電池組裝完成后電池即有電壓,不需充電.這種電池也可能充電,但循環(huán)性能不好,在充放電循環(huán)過程中,容易形成鋰枝晶,造成電池內(nèi)部短路,所以一般情況下這種電池是禁止充電的。后來，日本索尼公司發(fā)明了以炭材料為負(fù)極，以含鋰的化合物作正極，在充放電過程中，沒有金屬鋰存在，只有鋰離子，這就是鋰離子電池。當(dāng)對電池進(jìn)行充電時，電池的正極上有鋰離子生成，生成的鋰離子經(jīng)過電解液運動到負(fù)極。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)對電池進(jìn)行放電時（即我們使用電池的過程），嵌在負(fù)極碳層中的鋰離子脫出，又運動回正極?；卣龢O的鋰離子越多，放電容量越高。我們通常所說的電池容量指的就是放電容量。在Li-ion的充放電過程中，鋰離子處于從正極→負(fù)極→正極的運動狀態(tài)。Li-ionBatteries就像一把搖椅，搖椅的兩端為電池的兩極，而鋰離子就象運動員一樣在搖椅來回奔跑。所以Li-ionBatteries又叫搖椅式電池。
鋰離子電池電池組成部分
（1）電池上下蓋
（2）正極——活性物質(zhì)一般為氧化鋰鈷
（3）隔膜——一種特殊的復(fù)合膜
（4）負(fù)極——活性物質(zhì)為碳
（5）有機電解液
（6）電池殼（分為鋼殼和鋁殼兩種）
鋰離子電池優(yōu)缺點
鋰離子電池具有以下優(yōu)點：
1）電壓高，單體電池的工作電壓高達(dá)3.6-3.9V，是Ni-Cd、Ni-H電池的3倍
2）比能量大，目前能達(dá)到的實際比能量為100-125Wh/kg和240-300Wh/L（2倍于Ni-Cd，1.5倍于Ni-MH）,未來隨著技術(shù)發(fā)展,比能量可高達(dá)150Wh/kg和400Wh/L
3）循環(huán)壽命長,一般均可達(dá)到500次以上,甚至1000次以上.對于小電流放電的電器,電池的使用期限將倍增電器的競爭力.
4）安全性能好,無公害,無記憶效應(yīng).作為Li-ion前身的鋰電池,因金屬鋰易形成枝晶發(fā)生短路,縮減了其應(yīng)用領(lǐng)域：Li-ion中不含鎘、鉛、汞等對環(huán)境有污染的元素：部分工藝（如燒結(jié)式）的Ni-Cd電池存在的一大弊病為“記憶效應(yīng)”，嚴(yán)重束縛電池的使用，但Li-ion根本不存在這方面的問題。
5）自放電小，室溫下充滿電的Li-ion儲存1個月后的自放電率為10%左右，大大低于Ni-Cd的25-30%，Ni、MH的30-35%。
6)可快速充放電，1C充電是容量可以達(dá)到標(biāo)稱容量的80%以上。
7)工作溫度范圍高，工作溫度為-25~45°C，隨著電解質(zhì)和正極的改進(jìn)，期望能擴寬到-40~70°C。
鋰離子電池也存在著一定的缺點，如：
1）電池成本較高。主要表現(xiàn)在正極材料LiCoO2的價格高（Co的資源較?。娊赓|(zhì)體系提純困難。
2）不能大電流放電。由于有機電解質(zhì)體系等原因，電池內(nèi)阻相對其他類電池大。故要求較小的放電電流密度，一般放電電流在0.5C以下，只適合于中小電流的電器使用。
3）需要保護(hù)線路控制。
A、過充保護(hù)：電池過充將破壞正極結(jié)構(gòu)而影響性能和壽命；同時過充電使電解液分解，內(nèi)部壓力過高而導(dǎo)致漏液等問題；故必須在4.1V-4.2V的恒壓下充電；
B、過放保護(hù)：過放會導(dǎo)致活性物質(zhì)的恢復(fù)困難，故也需要有保護(hù)線路控制。
摘要：綜述了鋰離子電池的發(fā)展趨勢，簡述了鋰離子電池的充放電機理理論研究狀況，總結(jié)歸納了作為核心技術(shù)的鋰電池正負(fù)電極材料的現(xiàn)有的制備理論和近來發(fā)展動態(tài)，評述了正極材料和負(fù)極材料的各種制備方法和發(fā)展前景，重點介紹了目前該領(lǐng)域的問題和改進(jìn)發(fā)展情況。
材料
電子信息時代使對移動電源的需求快速增長。由于鋰離子電池具有高電壓、高容量的重要優(yōu)點，且循環(huán)壽命長、安全性能好，使其在便攜式電子設(shè)備、電動汽車、空間技術(shù)、特種工業(yè)等多方面具有廣闊的應(yīng)用前景，成為近幾年廣為關(guān)注的研究熱點。鋰離子電池的機理一般性分析認(rèn)為,鋰離子電池作為一種化學(xué)電源，指分別用兩個能可逆地嵌入與脫嵌鋰離子的化合物作為正負(fù)極構(gòu)成的二次電池。當(dāng)電池充電時，鋰離子從正極中脫嵌，在負(fù)極中嵌入，放電時反之。鋰離子電池是物理學(xué)、材料科學(xué)和化學(xué)等學(xué)科研究的結(jié)晶。鋰離子電池所涉及的物理機理,目前是以固體物理中嵌入物理來解釋的,嵌入（intercalation）是指可移動的客體粒子（分子、原子、離子）可逆地嵌入到具有合適尺寸的主體晶格中的網(wǎng)絡(luò)空格點上。電子輸運鋰離子電池的正極和負(fù)極材料都是離子和電子的混合導(dǎo)體嵌入化合物。電子只能在正極和負(fù)極材料中運動[4][5][6]。已知的嵌入化合物種類繁多，客體粒子可以是分子、原子或離子．在嵌入離子的同時，要求由主體結(jié)構(gòu)作電荷補償，以維持電中性。電荷補償可以由主體材料能帶結(jié)構(gòu)的改變來實現(xiàn)，電導(dǎo)率在嵌入前后會有變化。鋰離子電池電極材料可穩(wěn)定存在于空氣中與其這一特性息息相關(guān)。嵌入化合物只有滿足結(jié)構(gòu)改變可逆并能以結(jié)構(gòu)彌補電荷變化才能作為鋰離子電池電極材料。
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