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充電鋰電池的工作原理、結構和應用分析

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2022年01月22日  

鋰離子電池制造商鋰離子電池的工作原理、結構和應用分析。鋰離子電池是一種可充電電池,重要依靠鋰離子在正負極之間移動。鋰離子電池具有能量密度高、占地面積小、循環壽命長等優點,在生活中得到了廣泛的應用。鋰離子電池在現代生活中的用途越來越重要,本文介紹了鋰離子電池的工作原理、結構和應用。


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鋰離子電池是如何工作的


鋰離子電池是一種可充電電池,重要依靠鋰離子在正負極之間移動。在充放電過程中,Li+插層脫嵌在兩個電極之間:在充電電池中,Li+從正電極上被借記,通過電解液插入負極,負極處于富鋰狀態;在放電過程中,則相反。以鋰為電極的材料是現代高性能電池的代表。


鋰離子電池的工作原理是充放電原理。當鋰離子電池放電時,電子和Li+同時用途,方向相同,但路徑不同,電子通過外部電路由負向正極;鋰離子Li+從負極"跳進"電解液流出,"游泳"到達正極并和運行了很長時間的在一起結合。


在鋰離子電池的充放電過程中,鋰離子處于從正極到負極再到正極的移動狀態。假如我們把鋰離子的電池比作搖椅,搖椅的兩端就是電池的兩極,鋰離子就像一個優秀的運動員在搖椅的兩端來回奔跑。所以專家給電池起了個可愛的名字,搖椅電池。


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鋰離子電池的結構


鋰離子電池的結構由五部分組成:正極、負極、電解液、隔膜、外殼和電極引線。鋰離子電池的結構可分為纏繞型和堆積型兩大類。液體鋰離子電池具有纏繞結構,而聚合物鋰離子電池同時具有纏繞結構。


陰極材料:活性材料、導電劑、溶劑、粘合劑、基體。在鋰離子電池中,正材料市場容量最大,附加值較高,約占鋰離子電池成本的30%,毛利率低水平15%,高水平70%以上。目前,材料已批量應用于鋰離子電池,重要包括鋰鈷氧化物、鋰錳氧化物、鋰鎳鎳錳氧化物、鋰鈷鎳錳氧化物和磷酸鐵鋰。


負極材料:活性物質(石墨,MCMB,CMS)、粘合劑、溶劑和基體。負電極材料在鋰電成本中所占比例較低,重要包括碳負極材料和非碳負極材料。


隔膜:隔膜作為隔離電極的裝置放置在兩極之間,藉以防止了兩極活性物質直接接觸導致鋰離子電池內部短路。隔膜仍然要能夠讓帶電離子通過形成一條路徑。重要的鋰離子電池隔膜材料產品包括單層pp、pE、pp+陶瓷涂覆、pE+陶瓷涂覆、雙pp/pp和三層pp/pE/pp。


電解液:外殼五金(鋼殼、鋁殼、蓋板、耳、絕緣片、絕緣帶)較好的電解液是LipF6,但價格昂貴;其他有LiAsF6,但毒性大;LiClQ,具有強氧化性;有機溶劑包括DEC、DMC、DME等。


電池外殼:分為鋼外殼(方形很少使用)、鋁外殼、鍍鎳鐵殼(用于圓柱形電池)、鋁塑膜(軟包裝)等,以及電池蓋,也是電池的正負引出端。


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鋰離子電池的適用范圍


從我國鋰離子電池應用市場的發展來看,越來越多的鎳鎘電池和鎳氫電池將被鋰離子電池取代;在IT領域,筆記本電腦發展迅速,手機年平均更換率不低于15%;數碼產品銷量的穩步上升將帶動鋰離子電池出貨量的上升。除了這些便攜式鋰離子電池應用外,電動工具、備用電源和車載電源顯示出鋰離子電池應用的廣闊前景。鋰離子電池也開始進入領域。


目前,鋰離子電池廣泛應用于手機、筆記本電腦、電動工具、電動汽車、路燈、備用電源、燈、家用電器等領域,可以說是最大的應用群體。該電池重要用于消費品、數碼產品、動力產品、醫療和安全。


鋰離子電池因其良好的性能、高的環境適應性和綠色的環保而被廣泛應用于商業應用,電池的良好性能體現在其高儲能密度上,約為鉛酸蓄電池的6倍,而其重量僅為鉛酸蓄電池的1/6,電池的循環壽命可達到6年以上。


鋰離子電池的高環境適應性體現在其高功率承載能力、較強的耐低溫性和較低的自放電概率,大大擴展了電池的應用范圍和應用領域;其綠色環保體現在鋰離子電池的生產和使用中,不含有或出現任何有害的金屬元素和物質,如鉛、汞、鎘。


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