通過鋰離子在正極和負極之間移動來充電和放電的二次電池

什么是鋰離子電池？

鋰離子電池是通過鋰離子在正極和負極之間移動來充電和放電的二次電池。

它用于電動汽車、工業(yè)蓄電池、智能手機和筆記本電腦。與鉛酸電池相比，其電壓較高，且可儲存能量的活性物質(zhì)在電池中所占比例較小，因此與相同能量的電池相比，具有體積較小的優(yōu)勢。

電池會隨著反復充電和放電而老化，并最終達到使用壽命。鋰離子電池也不例外，但在稱為循環(huán)測試的耐久性測試中已證實其比其他電池具有更長的壽命。

鋰離子電池的應用

鋰離子電池的典型應用領域包括IT領域、汽車領域、能源領域。鋰離子電池具有高能量密度的優(yōu)良特性，因此可以制造成小型、薄型、高容量的電池。

由于手機和筆記本電腦等應用需要更小、更輕的電池，鋰離子電池因其能夠滿足這些需求而變得越來越受歡迎。此外，這些產(chǎn)品大多使用鋰離子電池。由于它們是小型電池，因此也用于可穿戴設備和醫(yī)療設備。

此外，由于其電容量大，它們被用作電動汽車（EV）、電力存儲系統(tǒng)和社會基礎設施的中型和大型電池。 主要用途示例如下。

• 筆記本電腦/平板電腦

• 小家電：無繩吸塵器、熨斗等。

• 交通：電動汽車（EV）、電動助力自行車、電動自行車

• 數(shù)據(jù)中心、通信中繼基站等儲能模塊和不間斷電源。

• 物聯(lián)網(wǎng)傳感器

• 各種工業(yè)機械：工程機械、農(nóng)業(yè)機械、叉車、電動工具、電動車、電梯

• 醫(yī)療設備/保健用品：腕帶終端、助聽器、胰島素筆等。

• 可穿戴設備：智能眼鏡、無線耳機等。

• 機器人、衛(wèi)星、潛艇

鋰離子電池原理

鋰離子電池是一種通過在由隔膜隔開的正極和負極之間移動鋰離子（Li + ）來放電和充電的二次電池。

1. 放電期間

充電完成后，鋰離子儲存在負極中。當形成連接正極和負極的放電電路時，存儲在負極中的鋰離子穿過電解質(zhì)并流向正極。隨著帶正電的鋰離子從負極被還原，負極帶負電并產(chǎn)生放電電流。

2. 充電

充電與上述放電相反。連接到充電電源并以與放電相反的方向流動充電電流。結果，電子在電池的負極積聚，帶正電的鋰離子從正極釋放到電解質(zhì)中并積聚在負極，以抵消因電子積聚而產(chǎn)生的負電荷。

3、鋰離子電池的特點

鋰離子電池的特點是目前實際使用的所有電池中能量密度最高。另外，鋰離子電池的標稱電壓為3.6-3.7V，約為1.2V鎳氫電池的3倍，2.1V鉛酸電池的1.5倍，1.5V干電池的2.5倍。電池。

電解質(zhì)溶劑為水的二次電池具有在施加1.5V以上的電壓時電解成氫和氧的性質(zhì)，但鋰離子電池使用有機溶劑，因此能夠發(fā)生水電解而獲得電動勢。超過電壓。

鋰離子電池的結構

圖1 鋰離子電池的內(nèi)部結構

鋰離子電池與典型的蓄電池相同，由正極、負極和浸泡它們的電解液組成。

正極和負極由稱為隔膜的膜隔開，該膜允許鋰離子通過但不允許電子通過，并且它們之間的空隙充滿電解質(zhì)。充電時，當電解液中存在的鋰離子從正極移動到負極時，負極和正極之間會產(chǎn)生電位差（電壓），通過連接可以將其作為電流提?。ǚ烹姡┑筋A期的電路是可能的。

充電涉及施加外部電壓以將鋰離子從正極活性材料移動到負極活性材料。充電后，鋰離子可以再次向放電方向移動，從而可以重復充電和放電。

鋰離子電池的類型

鋰離子電池有多種類型，其性能根據(jù)正極、負極和電解質(zhì)材料的組合而變化。此外，各種形狀的產(chǎn)品也已商品化。

1、按材料類型分類

在鋰離子電池中，負極基本上是石墨，但正極有多種類型。主要有以下幾個。

• 鈷基鋰離子電池（正極：鈷酸鋰等）

• NCA系鋰離子電池（正極：鎳鈷鋁）

• 鎳型鋰離子電池（正極：鎳酸鋰等）

• 錳基鋰離子電池（正極：錳酸鋰等）

• 鈦酸鹽系鋰離子電池（正極：錳等，負極：鈦酸鋰等）

• 三元鋰離子電池（正極：鎳錳鈷（NMC））

• 磷酸鐵鋰離子電池（正極：磷酸鐵鋰等）

2、按形狀分類

鋰離子電池根據(jù)用途有不同的形狀。

圓柱形的成本低，單位體積的容量最高。然而，應該注意的是，隨著更多單元的組合，密度會降低，因為會產(chǎn)生間隙。外罐通常使用鐵。

方形鋰離子電池的外殼通常由鋁制成。它設計為通過重復充電和放電循環(huán)進行充氣。層壓罐的形狀類似矩形，但使用層壓薄膜代替金屬罐。除了液體電解質(zhì)之外，層壓罐有時還使用含有凝膠電解質(zhì)的聚合物類電解質(zhì)。

如何選擇鋰離子電池

選擇鋰離子電池時的主要指標有：

• 電壓：輸出強度

• 能量密度：單位體積儲存的能量

• 充電速度：是否可以快速充電等。

• 使用溫度

• 壽命

• 安全：符合安全標準，不會冒煙和著火

由于每種產(chǎn)品都有不同的特點，因此有必要選擇適合您用途的產(chǎn)品。例如，如果要在大型設備中使用，需要高輸出，因此優(yōu)選高電壓的電池。如果想要小型化，高能量密度的電池是合適的。

此外，如果預計長期、低維護使用，則應選擇壽命長的電池。在寒冷地區(qū)使用時，適合使用溫度較低的產(chǎn)品。這樣，就需要根據(jù)用途來選擇合適的。