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    锂电池详解

    来源:上海顶皓新材料科技有限公司 发布日期:2013-10-19 点击量:

    “锂电池”,是一类由锂金属或锂合金为负极材 料、使用非水电解质溶液的电池。1912年锂金属电池最早由Gilbert N. Lewis提出并研究。20世纪70年代时,M. S. Whittingham提出并开始研究锂离子电池。由于锂金属的化学特性非常活泼,使得锂金属的加工、保存、使用,对环境要求非常高。所以,锂电池长期没 有得到应用。随着科学技术的发展,现在锂电池已经成为了主流。
    锂电池大致可分为两类:锂金属电池和锂离子电池。锂离子电池不含有金属态的锂,并且是可以充电的。可充电电池的第五代产品锂金属电池在1996年诞生,其安全性、比容量、自放电率和性能价格比均优于锂离子电池。由于其自身的高技术要求限制,现在只有少数几个国家的公司在生产这种锂金属电池。


    工作原理

    锂金属电池:
    锂金属电池一般是使用二氧化锰为正极材料、金属锂或其合金金属为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。
    锂电池基本原理 锂电池基本原理
    放电反应:Li+MnO2=LiMnO2
    锂离子电池:
    锂离子电池一般是使用锂合金金属氧化物为正极材料、石墨为负极材料、使用非水电解质的电池。
    充电正极上发生的反应为
    LiCoO2==Li(1-x)CoO2+XLi++Xe-(电子)
    充电负极上发生的反应为
    6C+XLi++Xe- = LixC6
    充电电池总反应:LiCoO2+6C = Li(1-x)CoO2+LixC6
    正极
    正极材料:可选的正极材料很多,主流产品多采用锂铁磷酸盐。不同的正极材料对照:
    LiCoO2
    3.7 V
    140 mAh/g
    Li2Mn2O4
    4.0 V
    100 mAh/g
    LiFePO4
    3.3 V
    100 mAh/g
    Li2FePO4F
    3.6 V
    115 mAh/g
    正极反应:放电时锂离子嵌入,充电时锂离子脱嵌。 充电时:LiFePO4 → Li1-xFePO4 + xLi+ + xe-放电时:Li1-xFePO4 + xLi+ + xe- → LiFePO4。
    负极
    负极材料:多采用石墨。新的研究发现钛酸盐可能是更好的材料。
    负极反应:放电时锂离子脱嵌,充电时锂离子嵌入。
    充电时:xLi+ + xe- + 6C → LixC6
    放电时:LixC6 → xLi+ + xe- + 6C