锂离子电池原理

锂离子电池名称简介

现已广泛被大家使用的锂离子电池是由锂电池发展而来的。所以在认识锂离子电池之前，我们先来介绍一下锂电池。

举例来讲，以前照相机里用的扣式电池就属于锂电池。锂电池的负极材料是锂金属，正极材料是碳材。按照大家习惯上的命名规律，我们称这种电池为锂电池。

锂离子电池的正极材料是氧化钴锂，负极材料是碳材。电池通过正极产生的锂离子在负极碳材中的嵌入与迁出来实现电池的充放电过程，为了区别于传统意义上的锂电池，所以人们称之为锂离子电池。

锂离子电池的广泛用途

发展高科技的目的是为了使其更好的服务于人类。锂离子电池自1990年问世以来，因其卓越的性能得到了迅猛的发展，并广泛地应用于社会。锂离子电池以其它电池所不可比拟的优势迅速占领了许多领域，象大家熟知的移动电话、笔记本电脑、小型摄像机等等，且越来越多的国家将该电池应用于军事用途。应用表明，锂离子电池是一种理想的小型绿色电源。

锂离子电池的主要构成

(1)电池盖

(2)正 极----活性物质为氧化钴锂

(3)隔 膜----一种特殊的复合膜

(4)负 极----活性物质为碳

(5)有机电解液

(6)电池壳

锂离子电池的优越性能

我们经常说的锂离子电池的优越性是针对于传统的镍镉电池(Ni/Cd)和镍氢电池(Ni/MH)来讲的。那么，锂离子电池究竟好在哪里呢?

(1)工作电压高

(2)比能量大

(3)循环寿命长

(4)自放电率低

(5)无记忆效应

(6)无污染

以下是镍镉、镍氢、锂离子电池性能的对比：

(注：充电速率均为1C)

锂离子电池的工作原理

大家都已知道，锂离子电池的正极材料是氧化钴锂，负极是碳。

锂离子电池的工作原理就是指其充放电原理。当对电池进行充电时，电池的正极上有锂离子生成，生成的锂离子经过电解液运动到负极。而作为负极的碳呈层状结构，它有很多微孔，到达负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中，嵌入的锂离子越多，充电容量越高。

同样道理，当对电池进行放电时(即我们使用电池的过程)，嵌在负极碳层中的锂离子脱出，又运动回到正极。回到正极的锂离子越多，放电容量越高。我们通常所说的电池容量指的就是放电容量。

不难看出，在锂离子电池的充放电过程中，锂离子处于从正极 → 负极 → 正极的运动状态。如果我们把锂离子电池形象地比喻为一把摇椅，摇椅的两端为电池的两极，而锂离子就象优秀的运动健将，在摇椅的两端来回奔跑。所以，专家们又给了锂离子电池一个可爱的名字摇椅式电池。

锂离子电池的组装过程

锂离子电池的工艺技术非常严格、复杂，这里只能简单介绍一下其中的几个主要工序。

(1)制浆

用专门的溶剂和粘接剂分别与粉末状的正负极活性物质混合，

经高速搅拌均匀后，制成浆状的正负极物质。

(2)涂膜

将制成的浆料均匀地涂覆在金属箔的表面，烘干，分别制成正

负极极片。

(3)装配

按正极片--隔膜--负极片--隔膜自上而下的顺序放好，经卷绕

制成电池极芯，再经注入电解液、封口等工艺过程，即完成电

池的装配过程，制成成品电池。

(4)化成

用专用的电池充放电设备对成品电池进行充放电测试，对每一

只电池都进行检测，筛选出合格的成品电池，待出厂。

锂离子电池的安全特性

锂离子电池已非常广泛的应用于人们的日常生活中，所以它的安全性能绝对应该是锂离子电池的第一项考核指标。对于锂离子电池安全性能的考核指标，国际上规定了非常严格的标准，一只合格的锂离子电池在安全性能上应该满足以下条件。

(1)短路：不起火，不爆炸

(2)过充电：不起火，不爆炸

(3)热箱试验：不起火，不爆炸(150℃恒温10min)

(4)针剌：不爆炸(用Ф3mm钉穿透电池)

(5)平板冲击：不起火，不爆炸(10kg重物自1M高处砸向电池)

(6)焚烧：不爆炸(煤气火焰烧烤电池)