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        電池小知識

        電池小知識

        ——鋰電池充放電原理

        鋰電池從1970年商品化以來,經過了五十多年的發展,使我們的生活發生了翻天覆地的變化.目前的鋰電池是新一代的二次電池,具有較高的能量密度和循環壽命,廣泛應用于航空航天、移動通信、數碼科技、電動汽車、能源存儲等領域,未來對鋰電池及其材料的需求難以估量、其配套的上下游產業鏈也市場巨大。

        在鋰離子電池的技術發展下各種純電動新能源汽車、混合動力新能源汽車、增程式新能源汽車如雨后春筍不斷的推陳出新,使我國新能源汽車產業鏈蓬勃發展,讓我們引以為傲的是我國純電動汽車發展速度引領全球;特別是伴隨中國十城千輛計劃的進行,我們完成了主要核心原材料的國產化,如正極材料、負極材料、電解液、銅箔、鋁箔、隔膜、鋁塑膜、助劑等,一些終端產品也基本在國內完成了本土化。如鋰電檢測視覺設備從之前依靠高價進口國外產品開始變成逐步向國外出口類似產品,無論是從售價還是從性能上來講都已經處于全球領先;目前中國不僅成為全世界離子電池最大的消費市場,也是離子電池產業鏈最集中、最完善、產量最大的市場。已經逐步向海外客戶供應電芯、模組、pack產品。

           在了解鋰電池充放電原理前,我們先了解一下鋰電池的組成或者結構:下圖一為鋰電池的實際模式圖,(從左到右分別為負極流體、負極活性物質、電解液、隔膜、電解液、正極活性物質、正極流體)

                                                                        

                     (圖一)

        從圖中的結構可以看出鋰電池是由負極材料、電解液、隔膜和正極材料四大類主要物質組成的。

        鋰電池充放電原理及過程是如下圖二所示充電時,正極上的鋰原子會分解成鋰離子和電子,電子通過外電路到達負極,鋰離子通過隔膜到達負極。在負極,鋰離子與電子相遇,使鋰離子變成原子。放電時,負極中的鋰原子會分解為鋰離子和電子,電子會沿著外電路到達正極,鋰離子會通過隔膜到達正極,如下圖三所示:

                                                                                                                     (圖二)充電狀態

                           

                                                                 (圖放電狀態

        從化學的角度來講,電池充放電過程是依靠定向和定性的電極材料氧化還原過程。過程中依靠離子本身活躍的特征在電場定向作用下完成電荷的定向轉移;對應的是電池電壓的升降過程,放電過程則與之相反。在充電時正極材料中的層狀金屬氧化物中鋰離子在電場作用下脫嵌產生對應的空穴,且鋰離子在電解液的輸穿過隔膜遷移到負極石墨層中形成一種不穩定狀態結構、電子通過外部的集流體到達負極;且在此過程中如此往復循環構成電池的充放電過程;對此也一定意義闡述了放電速率與電池容量衰減的關系、即鋰離子到達負極的時間與電子到達負極的時間應該報紙線性對應,如此才能確保不產生析鋰現象,也不會產生不可逆的能量損失;當然這是我們能想象的理想狀態,實際過程中往往伴隨大量的副反應、大量的電位變化等等;您學會了沒? 

         

                                                 

          

         

        創建時間:2022-08-05 15:21
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