锂离子电池的工作原理特点及分类

锂离子电池的工作原理特点及分类
锂离子电池的工作原理、特点及分类
锂离子电池的工作原理、特点和分类
锂离子电池的构成主要有正极、负极、非水电解质和隔膜四个部分组成，两个能可逆脱嵌的锂离子化合物构成正负极。

其工作原理图如1-1（b）所示，充电时锂离子从正极材料中脱出，通过隔膜经电解质溶液向负极迁移，同时电子在外电路从正极流向负极，锂离子在负极得到电子后被还原成金属锂，嵌入负极晶格中；而在放电时，负极的锂会失去电子成为锂离子，通过隔膜经电解质溶液向正极方向迁移并进入正极材料中储存。

正负两极间不仅有锂离子在迁移，为保持电荷平衡，相同数量的电子经外电路也在正负两极之间传递，使正负两极发生氧化还原反应，并保持一定电位。

图1-1锂离子电池A、金属锂二次电池工作原理图；b、锂离子二次电池（图中枝晶照片由原位扫描电子显微镜直接拍摄）
fig.1-
1schematicrepresentationandoperatingprinciplesoflibatteriesa.rechargeableli-metalbattery；b.rechargeableli-ionbattery
以商业化的锂离子电池为例。

正极采用LiCoO2材料，负极采用碳材料，Yubu隔膜为电池隔膜，LiPF6的碳酸乙烯酯（EC）、碳酸二乙酯（DEC）或碳酸二甲酯（DMC）溶液为电解液。

充电过程中正负极之间的电极反应可以表示为：
正极反应：licoo2=li(1-x)coo2+xli++xe-负极反应：c+xli++xe-=lixc
电池总反应：LiCoO2+C=Li（1-x）coo2+lixc锂离子二次电池具有以下优点：
（1）能量密度高。

锂离子二次电池储存同样能量时体积小、质量也轻，可以实现锂离子二次电池的小型化、轻量化，使其成为便携式电子产品的首选电池；
（2）高压。

其他电池的电压是其他电池的2~3倍。

这也是锂离子二次电池能量密度高的主要原因；
（3）自放电小。

是镍氢、镍镉电池自放电的1/2～1/3；（4）可大电流放电，且安全性好；
（5）没有记忆效应。

记忆效应是，当电池在耗电完成之前充电时，充电量会减少。

镍氢电池，尤其是镍镉电池，具有很强的记忆效应，而锂离子电池没有记忆效应；
（6）循环次数多。

电池使用寿命就长；（7）不含铅、镉等有害物质，对环境友好。

锂离子电池有很多种，（1）根据电池中使用的电解质状态，可分为：液体锂离子电池、聚合物锂离子电池和全固态锂离子电池；（2）按温度可分为高温锂离子电池和常温锂离子电池；（3）根据阴极材料的分类，一般可分为：钴锂氧化物型、镍锂氧化物型、锰锂氧化物型和铁基锂氧化物型；（4）就外观而言，一般可分为三种类型：圆柱形、纽扣形和方形。

聚合物锂离子电池除了圆形和方形外，还可以根据需要制成任何形状。

正方形模型由6位数字表示。

前两位代表电池的厚度，中间两位代表电池的宽度，最后两位代表电池的长度。

例如，063448型号表示厚度为8mm，宽度为34mm，长度为48mm，用
08×34×48表示；圆柱形模型由5位数字表示，前两位数字表示直径，后三位数字表示高度。

例如，18650型号代表18毫米的直径和65毫米的高度？18×65表示。