【《锂离子电池特性综述》1900字】

锂离子电池特性综述目录TOC\o"1-3"\h\u25312锂离子电池特性综述 1209821.1锂离子电池基本特性 1217611.1.1锂离子电池基本结构 1221901.1.2锂离子电池基本工作原理 2322991.2锂离子电池主要性能指标 3233841.2.1电池容量 3320891.2.2电池电压 334341.2.3电池内阻 4212251.2.4电池电流 4229211.2.5电池自放电率 4电池的作用是将化学能转化成电能，锂离子电池则是指正极材料是锂离子化合物的电池。1970年，首颗锂离子电池诞生，采用金属锂为负极，硫化钛为正极。由于锂的化学性质非常活泼，直接制成的锂电池很容易燃烧，为了使用安全，人们采用锂离子化合物作为电极。到1991年，索尼发布首个商用锂离子电池，用锂离子化合物作正极，石墨作负极，即俗称的“锂电池”。近年来锂离子电池在储能领域和新能源汽车领域大放异彩，如何安全使用锂电池，预知锂电池的剩余使用寿命，成为当前研究的热点。而想要研究这些问题，必须了解锂电池的基本原理、内部结构、工作机理。因此，本章将简要阐述锂离子电池内部结构和工作原理，以及它的一些主要性能指标。锂离子电池基本特性锂离子电池基本结构锂离子电池的分类方法多种多样。根据正极材料的不同，可分为：层状氧化物LiMO2(如钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂等)、多元复合的氧化物、尖晶石型LiM2O4(如锰酸锂等)、聚阴离子型化合物(如磷酸铁锂、磷酸钒锂、磷酸锰锂等)和富锂材料等ADDINNE.Ref.{C371CF8D-D1EC-49E8-8D9E-45472A67EC60}[26]；根据电池内电解质的状态，可分为聚合物锂离子电池、液态电解质电池等；根据电池形状分为方形、圆柱形及纽扣电池。不论如何划分，锂离子电池的基本结构都有五个部分：正/负极材料、电解液、隔膜和外壳，如图2.1所示：图2.1锂离子电池基本结构正极材料一般用来提供锂离子，是决定电池性能的关键因素之一；负极材料要求能够固定锂离子并且提供高电势，常用的碳材料；隔膜是一种具有透过性的高分子薄膜，能够让锂离子在其中穿过，从而隔离电子；外壳根据形状不同所用材料也不同，如圆柱形常用镀镍铁壳；电解液是锂离子运输的载体，通常由纯度较高的有机溶剂、电解质锂盐、各类功能性添加剂组成ADDINNE.Ref.{7675A530-DE21-4F95-B308-4311F1C2144A}[27]。锂离子电池基本工作原理此处以最常用的钴酸锂电池材料（正极材料LiCoO2，负极材料为石墨）举例，说明锂离子电池基本工作原理。其充放电工作原理图如图2.2所示。充电阶段：Li+从正极材料脱出，经过电解液和隔膜最终进入负极的石墨层中。此时Li+集中在负极，电子则从外电路流向负极，以此平衡电荷。放电阶段：Li+从石墨层脱出，同样通过电解液和隔膜进入正极的LiCoO2，电子则从外电路流向正极。可以看出，钴酸锂电池工作过程就是Li+和电子在正负极间不断来回的过程，且两者速度保持一致。其中发生的电极反应如下：正极反应： LiCoO2⇌Li1-xCoO2+xLi++xe- （2.1）负极反应： 6C+xLi++xe-⇌LixC6 （2.2）总反应： 6C+LiCoO2⇌Li1-xCoO2+LixC6 （2.3）图2.2锂离子电池工作原理锂离子电池主要性能指标容量、内阻及电压电流等常用来作为锂离子电池的性能指标，这些指标可以用来衡量电池性能的优劣。电池容量电池的实际容量，也称放电容量，是指在规定条件下（温度、放电电流、截止电压等）电池所能输出的电量。恒电流放电时，放电电流与放电时间的乘积，即为电池容量，单位是安培小时（Ah）或毫安小时（mAh）。按照不同情况可将电池容量分为以下几类。一是理论容量，是指电池内部所有化学反应放出的电量总和，一般不可能达到；二是额定容量，是指厂家生产时，在规定的条件下应当放出的最小电量；三是实际容量，是指电池在实际使用时，由于使用条件存在差异，导致实际容量与额定容量存在偏差。电池电压电池电压有以下几类：额定电压：是指生产时制造商根据电池特性，规定好的工作电压上限与下限。充放电时电压必须在这个限度内，否则容易损坏电池。工作电压：是指电池在工作时，正负两极两端加载的电压。工作电压高低与电量有关，电量越高工作电压越大，也就越接近额定电压。开路电压：是指电池在开路状态下的工作电压，等于没有接负载的情况下电池两极间的电势差。截止电压：是指电池在规定条件下充放电时，电压上升/下降到不宜再继续充电/放电的界限电压工作值。对应充电和放电，截止电压又有最大截止电压和最小截止电压。电池内阻电池内阻是指电流通过电池所遇到的阻力，该阻力会导致电压下降。内阻越小，则电池可以使用大电流放电和充电，其比功率会升高，充电接受能力大，充电时间短，工作时温升低。电池内阻越大，则性能相反。因此对同一类型的电池而言，电池的容量越大，其内阻越小，反之其内阻越大。电池电流电池电流主要有以下两种：充放电倍率：描述电池充放电速度的一种量度，等于充放电电流与额定容量的比值，单位是C。由于额定容量一般固定，所以也常用充放电倍率的值表示充放电电流大小。例如，对于额定容量1Ah的