锂离子电池工作原理
锂离子电池主要是由正极、负极、能传导铿离子的电解质及把正负极隔开的隔膜、外壳等组成。正极材料一般为钴酸锂(LiCoO2)、镍酸锂(LiNiO2)、锰酸锂 (LiMn2O4)、三元材料(LiCoXNiYMn1-x-yO2)等可逆脱嵌铿离子的化合物。电解质由锂盐(常见的锂盐有LiCoO4、 LIPF6、 LIBF4、IJBOB 等)溶解在特定的溶剂(主要是碳酸乙烯醋( EC )、二乙基碳酸酯( DEC)、二甲基碳酸酯( DMC )、碳酸丙烯酯( PC )等按一定比例形成的混合物)中组成。隔膜材料一般是聚烯烃系树脂,常用的有单层或多层的聚丙烯( PP )和聚乙烯( PE )微孔膜,如 Ceigard 2300 隔膜。负极一般采用能嵌能嵌入锂的石油焦炭、纯石墨和层状石墨混合碳等材料。以碳元素( C6 ) 材料为负极,过渡金属氧化物 LIMeo ,为正极的铿离子电池。充电时,钾离子从正极脱出,嵌入负极,放电时,锂离子则从负极脱出,嵌人正极,即在充放电过程中,钾离子在正、负极间嵌人脱出,往复运动,犹如来问摆动的拙椅,因此钾离子电池又称为“摇椅电池”。
锂离子电池在正常充放电情况下,钾离子在层状结构的碳材料和氧化物品体间或片层间的嵌人和脱出,一般只引起层问距的变化,而不会引起晶体结构的破坏。充放电的过程中,正、负极材料的化学结构基本不发性变化,因此从充放电反应的可逆性来讲,锉离子在电池材料中的嵌人和脱出是一个理想的反应过程。正是基于于以上特点,钾离子电池在性能上比镍锅电池和镍氢电池更为优越。