【锂离子电池结构参数概述2200字】

锂离子电池结构参数概述1.1锂离子电池概述锂离子电池是现在最常用的一种蓄电池，它也是可以充电的电池，锂离子电池是由锂离子在其电极间相互移动来工作的。在其充电过程中，锂离子在两个\t"/item/%E9%94%82%E7%A6%BB%E5%AD%90%E7%94%B5%E6%B1%A0/_blank"电极之间来回的相交在一起；充电的时侯，锂离子从正极脱离出来，通过\t"/item/%E9%94%82%E7%A6%BB%E5%AD%90%E7%94%B5%E6%B1%A0/_blank"电解质与负极相交在一起，而放电得时侯则与之相反。锂离子电池根据其一些特性，比如在工作时得温度、输出的电压、自身的质量、以及其自身的一些特殊的优点被称其为绿色电池，由于其环保性被广泛的使用和大力的发展。ADDINCNKISM.UserStyle1.2锂离子电池基本原理和结构1.1.1锂离子电池的结构锂离子电池首先根据它自身的电解质成分不同将其分为聚合物锂离子电池和液态锂锂离子电池。它们两的区别在于电解质的状态不同，一个是固态或胶状的，一个是液态的，但它们的工作原理却是相同的。锂离子电池由正负极，隔膜，电解质组成[[][]李剑思.聚四氟乙烯/聚丙烯复合锂离子电池隔膜的研究[D].吉林大学,2016.图1.1锂离子电池基本结构组成图（1）锂离子电池的电极包括了正负极，其中正极的作用是用来还原的，其正极的材料有锂酸，锰酸钾，磷酸铁锂，三元材料；而负极的作用是起氧化性的，其负极的材料有石墨，碳等。（2）隔膜的绝缘层可以让电池的正负极的内部不短路，而半透层则允许体积大的分子和体积小的带电离子通过，改变正负极附近的浓度差，加快锂离子移动速度，这样做可以大大的提高锂离子电池的储电速率。（3）电解质的溶液因其可以进行导电，它是用来让锂离子运动的一种工具，但是它本身不安全，会给人们带来危险，有几个国家已经暂停使用了。1.1.2锂离子电池的工作原理锂离子电池在对其进行充电与放电时，电池电极内部的变化会经过三个过程的演化：（1）电子的传输[[]叶坚,陈红征,施敏敏,等.有机电子传输材料研究新进展[J].自然科学进展,2002,12(008):800-805.]：=1\*GB3①电子在锂离子电池的金属零件和电极表面上进行传导；=2\*GB3②锂离子电池的电极表面多个孔道的电子传导，电子的传输道路是电极表面所涂的面上的一些固体的成分，它的主要组成由两个方面：活性的固体颗粒物以及导电所用到的三维的网络。在锂离子电池电极的正极极片中活性固体颗粒物的导电率也就是通电率非常的低，电子传导主要是通过一些有粘结型的物质与具有导电性的物质相结合在一起在网络上进行的传达运输，到点网络常分布在锂离子电池电极中的活性固体颗粒物中。因此，常常影响它的因素有电极表面上所涂的层和锂离子电池的金属零件想拟合的状态，还有一些有导电作用的一些物质。锂离子电池的极片中运输电子的路径由具有导电性物质的三维网络骨架而构成，其传输的速度主要由以上因素而影响，人们正在不断地创新改进它们，争取让它们达到最优。[]叶坚,陈红征,施敏敏,等.有机电子传输材料研究新进展[J].自然科学进展,2002,12(008):800-805.（2）锂离子的传输[[]钟欣洁,何文,张旭东,等.锂离子传输机理的研究进展[J].山东陶瓷,2016(2):18-21.]：=1\*GB3①锂离子在电池电极的孔道缝隙的电解液中移动运输的过程；=2\*GB3②锂离子移动到SEI膜并进行扩散的过程；=3\*GB3③锂离子在电池电极材料活性固体颗粒物的内部移动与扩散的过程。[]钟欣洁,何文,张旭东,等.锂离子传输机理的研究进展[J].山东陶瓷,2016(2):18-21.电极/电解液界面的地方发生电荷交换[[]尹笃林,范长岭,徐仲榆.锂离子电池首次充、放电时石墨负电极与电解液界面所发生的反应[J].炭素技术,2005,24(006):9-16.]：=1\*GB3①电荷在电解液/电极界面的移动交换，有电化学反应的发生；=2\*GB3②赝电容，在界面处形成双电子层。[]尹笃林,范长岭,徐仲榆.锂离子电池首次充、放电时石墨负电极与电解液界面所发生的反应[J].炭素技术,2005,24(006):9-16.图1.2锂离子电池工作原理图（1）放电过程：移向正极的锂离子个数会大量增加，移向负极的锂离子个数会大幅度减少，我们需要使电池两极的电荷保持相互制约，为了达到这一目的，外电路必须大量的增加正极电子，也是为了形成充电电流必不可少的一步，在对电池进行放电的时候，电池的储电量、和它内部的能量就会大幅度提升，而负极的过程则恰恰与正极的相反。（2）电池正极反应：xLi+xe+ABLiAB电池负极反应：LiCxLi+6C+xe电池的总反应：LiC+ABLiAB+6C充电过程：移向正极的锂离子个数会大量的减少，移向负极的锂离子个数会大幅度的增加，而我们为了让电池电极两端的电荷相互均衡，此时，必须让正极的电子大量增多，不然会造成不平衡的现象，增加电子之后会形成电流，在对电池充电时，无论是电池的储电量还是它内部的能量都会大幅度降低，而正极的过程则恰恰与负极的过程相反。（4）电池正极反应：LiABxLi+xe+AB电池负极反应：xLi+6C+xeLiC电池的总反应：LiAB+6CLiC+AB1.3锂离子电池参数1.3.1锂离子电池的优缺点表1.1锂离子电池的优缺点对比锂离子电池的优点锂离子电池的缺点能量密度非常高:平常是是镍铬电池的3倍，是镍氢电池的2倍安全性能问题：需要复杂的保护线路电压高:一般为3.2V-3.7V,而镍氢电池为1.2V-1.4v放电倍率低：1C-2C维护性低：没有记忆效应，无需长期放电易老化：锂离子电池容量会衰竭环保性：没有重金属价格昂贵1.3.2常用锂离子电池的参数对比下表1.2是六款常用的三元锂离子电池的一些常用参数对比，并且还有它们六款三元锂离子在生活中的应用。表1.2常用的三元锂离子电池的参数对比电池分类钴酸锂锰酸锂镍钴锰酸锂磷酸铁锂镍钴铝酸锂钛酸锂电极材料LiCoOLiMnOLiNiMnCoOLiFePOLiNiCoAlOLiTiO工作电压3.0v-4.2v3.0v-4.2v3.0v-4.2v1.5v-3.65v3.0v-4.2v1.4v-1.85v比能容量150-200wh/kg100-150wh/kg150-220wh/kg90-120wh/kg200-260wh/kg50-80wh/kg充电0.7C-1C0.7C-1C0.7C-1C1C0.7C1C-5C放电1C 1C1C1C1C10C循环热寿命（次）500-1000300-7001000-20001000-20005003000-7000高温特性一般差一般好一般一般低温特性差差一般差一般一般应用手机，便携式移动设备电动工具电动车，检测人体健康的设备便携式，太阳能路灯特斯拉动力能源电动动力总成，太阳能路灯由上表5.2知钴酸锂（LiCoO），磷酸铁锂（LiFePO）镍钴锰酸锂（LiNiMnCoO），钛酸锂（LiTiO），锰酸锂（LiMnO）六款三元锂离子电池工作电压大致都在同一范围内，只