鋰離子電池的電化學原理是什麼,從電化學原理分析鋰離子電池為什麼要先充電後才能放電

時間 2021-09-11 22:30:17

1樓:簡樹花晁己

對於最常見的鈷酸鋰正極、石墨負極的鋰離子電池來說,電化學表示式為:

(-)c6|1mol•l-1lipf6ec+dec|licoo2(+)

負極電解液

正極材料不同,換個就是了

2樓:晨光科力普省心購

一、發展及分類

「鋰電池」,是一類由鋰金屬或鋰合金為正/負極材料、使用非水電解質溶液的電池。

鋰電池最早期應用在心臟起搏器中。鋰電池的自放電率極低,放電電壓平緩等優點,使得植入人體的起搏器能夠長期運作而不用重新充電。鋰電池一般有高於3.

0伏的標稱電壓,更適合作積體電路電源。二氧化錳電池,就廣泛用於計算器,數位相機、手錶中。

為了開發出效能更優異的品種,人們對各種材料進行了研究,從而製造出前所未有的產品。

2023年鋰金屬電池最早由gilbert n. lewis提出並研究。

20世紀70年代時,m. s. whittingham提出並開始研究鋰離子電池。

2023年sony成功開發鋰離子電池。它的實用化,使人們的移動**、筆記本、計算器等可攜式電子裝置的重量和體積大大減小。

由於鋰金屬的化學特性非常活潑,使得鋰金屬的加工、儲存、使用,對環境要求非常高。隨著科學技術的發展,鋰電池已經成為了主流。

鋰電池大致可分為兩類:鋰金屬電池和鋰離子電池。

鋰離子電池不含有金屬態的鋰,並且是可以充電的。可充電電池的第五代產品鋰金屬電池在2023年誕生,其安全性、比容量、自放電率和效能**比均優於鋰離子電池。由於其自身的高技術要求限制,只有少數幾個國家的公司在生產這種鋰金屬電池。

二、工作原理

1. 鋰金屬電池

一般是使用二氧化錳為正極材料、金屬鋰或其合金金屬為負極材料、使用非水電解質溶液的電池。

放電反應:li+mno2=limno2

2.鋰離子電池:

鋰離子電池一般是使用鋰合金金屬氧化物為正極材料、石墨為負極材料、使用非水電解質的電池。

充電正極上發生的反應為

licoo2=li(1-x)coo2+xli++xe-(電子)

充電負極上發生的反應為

6c+xli++xe- = lixc6

充電電池總反應:licoo2+6c = li(1-x)coo2+lixc6

三、特徵

高能量密度鋰離子電池的重量是相同容量的鎳鎘或鎳氫電池的一半,體積是鎳鎘的20-30%,鎳氫的35-50%。

高電壓乙個鋰離子電池單體的工作電壓為3.7v(平均值),相當於三個串聯的鎳鎘或鎳氫電池。

無汙染鋰離子電池不含有諸如鎘、鉛、汞之類的有害金屬物質。

不含金屬鋰鋰離子電池不含金屬鋰,因而不受飛機運輸關於禁止在客機攜帶鋰電池等規定的限制。

迴圈壽命高在正常條件下,鋰離子電池的充放電週期可超過500次,磷酸亞鐵鋰則可以達到2000次。

無記憶效應記憶效應是指鎳鎘電池在充放電迴圈過程中,電池的容量減少的現象。鋰離子電池不存在這種效應。

快速充電使用額定電壓為4.2v的恆流恆壓充電器,可以使鋰離子電池在1.5-2.5個小時內就充滿電;而新開發的磷鐵鋰電池,已經可以在35分鐘內充滿電。

三、優缺點分析

1.優點

(1)能量比較高。具有高儲存能量密度,已達到460-600wh/kg,是鉛酸電池的約6-7倍;

(2)使用壽命長,使用壽命可達到6年以上,磷酸亞鐵鋰為正極的電池1c(100%dod)充放電,有可以使用10,000次的記錄;

(3)額定電壓高(單體工作電壓為3.7v或3.2v),約等於3只鎳鎘或鎳氫充電電池的串聯電壓,便於組成電池電源組;鋰電池可以通過一種新型的鋰電池調壓器的技術,將電壓調至3.

0v,以適合小電器的使用。

(4)具備高功率承受力,其中電動汽車用的磷酸亞鐵鋰鋰離子電池可以達到15-30c充放電的能力,便於高強度的啟動加速;

(5)自放電率很低,這是該電池最突出的優越性之一,一般可做到1%/月以下,不到鎳氫電池的1/20;

(6)重量輕,相同體積下重量約為鉛酸產品的1/6-1/5;

(7)高低溫適應性強,可以在-20℃--60℃的環境下使用,經過工藝上的處理,可以在-45℃環境下使用;

(8)綠色環保,不論生產、使用和報廢,都不含有、也不產生任何鉛、汞、鎘等有毒有害重金屬元素和物質。

(9)生產基本不消耗水,對缺水的我國來說,十分有利。

比能量指的是單位重量或單位體積的能量。比能量用wh/kg或wh/l來表示。wh是能量的單位,w是瓦、h是小時;kg是千克(重量單位),l是公升(體積單位)。

2.缺點

1.鋰原電池均存在安全性差,有發生**的危險。

2.鈷酸鋰的鋰離子電池不能大電流放電,**昂貴,安全性較差。

3.鋰離子電池均需保護線路,防止電池被過充過放電。

4.生產要求條件高,成本高。

5.使用條件有限制,高低溫使用危險大。

3樓:雲彩榮左珍

鋰金屬電池是一類由鋰金屬或鋰合金為負極材料、使用非水電解質溶液的電池。最早出現的鋰電池使用以下反應:li+mno2=limno2,該反應為氧化還原反應,放電。

正極上發生的反應為

licoo2=充電=li1-xcoo2+xli++xe(電子)負極上發生的反應為

6c+xli++xe====lixc6

電池總反應:licoo2+6c=li1-xcoo2+lixc6

從電化學原理分析鋰離子電池為什麼要先充電後才能放電

4樓:匿名使用者

一。充電過程正極失電子,發生的是陽極極化,電位向正方向移動,正極電位高於平衡電位;負極得電子,發生的是陰極極化,電位向負方向移動,負極電位低於平衡電位。電池電壓為正負極的電位差,故充電時電池電壓高於平衡電位,即充電平台高於平衡電位。

放電過程正極得電子,發生的是陰極極化,電位向負方向移動,正極電位低於平衡電位;負極失電子,發生的是陽極極化,電位向正方向移動,負極電位高於平衡電位。電池電壓為正負極的電位差,故放電時電池電壓低於平衡電位,即放電平台高於平衡電位。二。

充放電過程採用的電化學方法屬於恆電流技術由於電池充電過程,電流為正,歐姆壓降(e=ir)為正,全電池的正負極電壓差要加上歐姆極化電位。

放電過程中,電流為負,歐姆壓降(e=-ir)為負,全電池的正負極電壓差要減去歐姆極化電位。

因此充電的電壓平台要比放電的電壓平台高。

鋰離子電池是什麼,鋰離子電池有什麼優點?

廣西師範大學出版社 鋰離子電池是鋰電池發展而來。所以在介紹li ion之前,先介紹鋰電池。舉例來講,以前照相機裡用的扣式電池就屬於鋰電池。鋰電池的正極材料是二氧化錳或亞硫醯氯,負極是鋰。電池組裝完成後電池即有電壓,不需充電這種電池也可能充電,但迴圈效能不好,在充放電迴圈過程中,容易形成鋰枝晶,造成電...

鋰離子電池有4 2V,但不能用,是什麼原因

表述鋰離子電池儲能大小的引數是能量密度,在數值上大約相當於電壓與鋰電池容量的乘積,為了有效提高鋰電池的儲電量,人們一般會用增加電池容量的方法達到目的。但是,限於所用原材料的性質,容量提升總是有限度的,於是提高電壓值成為提升鋰電池儲電能力的另一條途徑。大家知道,鋰電池標稱電壓是3.6v或3.7v,最高...

何謂電化學極化?產生極化的主要原因是什麼

在外電場作用下,由於電化學作用相對於電子運動的遲緩性改變了原有的 電偶層而引起的電極電位變化,稱為電化學極化。其特點是 在電流流出端的電極表面積累過量的電子,即電極電位趨負值,電流流入端則相反。由電化學極化作用引起的電動勢叫做活化超電壓。極化是指腐蝕電池作用一經開始,其電子流動的速度大於電極反應的速...