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锂离子电池反应机理



  锂离子电池反应机理_能源/化工_工程科技_专业资料。锂离子电池反应机理 LiCoO2+C 1.0 正极构造 LiC6+LixCoO2 LiCoO2(钴酸锂)+导电剂+粘合剂(PVDF)+集流体(铝箔) 2.0 负极构造 石墨+导电剂+增稠剂(CM

  锂离子电池反应机理 LiCoO2+C 1.0 正极构造 LiC6+LixCoO2 LiCoO2(钴酸锂)+导电剂+粘合剂(PVDF)+集流体(铝箔) 2.0 负极构造 石墨+导电剂+增稠剂(CMC)+粘结剂(SBR)+ 集流体(铜箔) 3.0 工作原理 正极 负极 3.1 充电过程:一个电源给电池充电,此时正极上的电子 e 从通过外部电路跑到负极 上,正锂离子 Li+从正极“跳进”电解液里, “爬过”隔膜上弯弯曲曲的小洞, “游泳”到达 负极,与早就跑过来的电子结合在一起。 正极上发生的反应为 LiCoO2=充电=Li1-xCoO2+xLi++xe-(电子) 负极上发生的反应为 6C+xLi++xe=====LixC6 3.2 电池放电过程 放电有恒流放电和恒阻放电,恒流放电其实是在外电路加一个可以随电压变化 而变化的可变电阻,恒阻放电的实质都是在电池正负极加一个电阻让电子通过。由 此可知,只要负极上的电子不能从负极跑到正极,电池就不会放电。电子和 Li+都 是同时行动的,方向相同但路不同,放电时,电子从负极经过电子导体跑到正极, 锂离子 Li+从负极“跳进”电解液里, “爬过”隔膜上弯弯曲曲的小洞, “游泳”到达正极, 与早就跑过来的电子结合在一起。 正极放电:Li1-xCoO2+xLi++xe-(电子) =放电= LiCoO2 负极放电:LixC6===6C+xLi++xe 锂离子电池设计原则 一、锂离子含量即容量,正极活性物质的量决定容量。 ?LiCoO2+C LiC6+LixCoO2 二、正极过量会析出锂枝晶,易产生安全问题,所以负极比正极稍微过量。 ?LiCoO2+C LiC6+LixCoO2+ Li 三、电解液起到运输锂离子的作用,因此实际量必须保证。 四、水分会消耗锂离子,影响容量,同时产生气体造成鼓胀;同时可能和电解质反 应,影响电池的循环、平台等,所以锂离子电池不能有水分。 ?LiCoO2+C+H2O ?LiPF6+H2O LiC6+LixCoO2+LiOH+H2 LiF+PF3O+HF 五、隔膜纸起着隔离的作用,一定不能破损,否则正、负极直接短路会带来安全问 题。 正 极 放 电 隔 膜 纸 充 电 负 极 负极 锂离子电池使用注意事项 锂离子电池使用注意事项 一、锂离子电池过充时一方面损坏正极结构,影响寿命;另一方面析出锂枝晶,引 起安全问题。 ?LiCoO2+C+H2O LiC6+LiyCoO2+ Li 二、 锂离子电池短路时产生极大电流可能会伤害人, 而且容易引起电池的安全问题。 电池短路瞬间电流: I=U/R=4.2/0.06=700A 人体承受的正常电流: I=U/R=36/800=0.045A