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鋰離子電池的結構與工作原理 鋰電池通常有兩種外型：圓柱型和方型。電池內部采用螺旋繞制結構，用一種非常精細而滲透性很強的聚乙烯薄膜隔離材料在正、負極間間隔而成。正極包括由鈷酸鋰（或鎳鈷錳酸鋰、錳酸鋰、磷酸亞鐵鋰等）及鋁箔組成的電流收集極。負極由石墨化碳材料和銅箔組成的電流收集極組成。電池內充有有機電解質溶液。另外還裝有安全閥和PTC元件（部分圓柱式使用），以便電池在不正常狀態及輸出短路時保護電池不受損壞。 單節鋰電池的電壓為3.7V（磷酸亞鐵鋰正極的為3.2V），電池容量也不可能無限大，因此，常常將單節鋰電池進行串、并聯處理，以滿足不同場合的要求。 |
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正極正極材料： 可選的正極材料很多，主流產品多采用鋰鐵磷酸鹽。不同的正極材料對照：
正極反應：放電時鋰離子嵌入，充電時鋰離子脫嵌。 充電時：LiFePO4 → Li1-xFePO4 + xLi+ + xe-放電時：Li1-xFePO4 + xLi+ + xe- → LiFePO4。 負極 負極材料：多采用石墨。新的研究發現鈦酸鹽可能是更好的材料。 負極反應：放電時鋰離子脫嵌，充電時鋰離子嵌入。 充電時：xLi+ + xe- + 6C → LixC6放電時：LixC6 → xLi+ + xe- + 6C ◎當電池充電時，鋰離子從正極中脫嵌，在負極中嵌入，放電時反之。這就需要一個電極在組裝前處于嵌鋰狀態，一般選擇相對鋰而言電位大于3V且在空氣中穩定的嵌鋰過渡金屬氧化物做正極，如LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4。◎做為負極的材料則選擇電位盡可能接近鋰電位的可嵌入鋰化合物，如各種碳材料包括天然石墨、合成石墨、碳纖維、中間相小球碳素等和金屬氧化物，包括SnO、SnO2、錫復合氧化物SnBxPyOz(x=0.4～0.6，y=0.6～0.4，z=(2 ＋3x＋5y)/2)等。 ◎電解質采用LiPF6的乙烯碳酸脂（EC）、丙烯碳酸脂（PC）和低粘度二乙基碳酸脂（DEC）等烷基碳酸脂搭配的混合溶劑體系。 ◎隔膜采用聚烯微多孔膜如PE、PP或它們復合膜，尤其是PP/PE/PP三層隔膜不僅熔點較低，而且具有較高的抗穿刺強度，起到了熱保險作用。 ◎外殼采用鋼或鋁材料，蓋體組件具有防爆斷電的功能。 |
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二、鋰離子電池的種類 根據鋰離子電池所用電解質材料不同，鋰離子電池可以分為液態鋰離子電池(lithium ion battery, 簡稱為LIB)和聚合物鋰離子電池(polymer lithium ion battery, 簡稱為LIP)兩大類。 液態鋰離子電池和聚合物鋰離子電池所用的正負極材料與液態鋰離子都是相同的，電池的工作原理也基本一致。一般正極使用LiCoO2，負極使用各種碳材料如石墨，同時使用鋁、銅做集流體。 它們的主要區別在于電解質的不同, 鋰離子電池使用的是液體電解質, 而聚合物鋰離子電池則以聚合物電解質來代替, 這種聚合物可以是“干態”的,也可以是“膠態”的,目前大部分采用聚合物膠體電解質。（見下表） |
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| 由于聚合物鋰離子電池使用了膠體電解質不會象液體電液泄露，所以裝配很容易，使得整體電池很輕、很薄。也不會產生漏液與燃燒爆炸等安全上的問題，因此可以用鋁塑復合薄膜制造電池外殼，從而可以提高整個電池的比容量；聚合物鋰離子電池還可以采用高分子作正極材料，其質量比能量將會比目前的液態鋰離子電池提高50％以上。此外,聚合物鋰離子電池在工作電壓、充放電循環壽命等方面都比液態鋰離子電池有所提高。基于以上優點，聚合物鋰離子電池被譽為下一代鋰離子電池。 |
鋰離子電池的結構與工作原理
2009年11月13日 14:12 www.asorrir.com 作者：佚名 用戶評論（0）
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( 發表人：王增濤 )