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鋰離子電池的充放電事項以及化學解析

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2020年12月29日  

鋰離子電池是一種充電電池,它重要依靠鋰離子在正極和負極之間移動來工作。在充放電過程中,Li+在兩個電極之間往返嵌入和脫嵌:充電池時,Li+從正極脫嵌,經過電解質嵌入負極,負極處于富鋰狀態;放電時則相反。


充電注意事項


鋰離子電池過度充放電會對正負極造成永久性損壞。過度放電導致負極碳片層結構出現塌陷,而塌陷會造成充電過程中鋰離子無法插入;過度充電使過多的鋰離子嵌入負極碳結構,而造成其中部分鋰離子再也無法釋放出來。


充電量等于充電電流乘以充電時間,在充電控制電壓一定的情況下,充電電流越大(充電速度越快),充電電量越小。電池充電速度過快和終止電壓控制點不當,同樣會造成電池容量不足,實際是電池的部分電極活性物質沒有得到充分反應就停止充電,這種充電不足的現象隨著循環次數的新增而加劇。


放電


第一次充放電,假如時間能較長(一般3至4小時足夠),那么可以使電極盡可能多的達到最高氧化態(充足電),放電(或使用)時則強制放到規定的電壓、或直至自動關機,如此能激活電池使用容量。


但在鋰離子電池的平常使用中,不要如此操作,可以隨時根據要充電,充電時既不必要一定充滿電為止,也不要先放電。像首次充放電那樣的操作,只要每隔3至4個月進行持續的1至2次即可。


化學解析


概述:和所有化學電池相同,鋰離子電池也由三個部分組成:正極、負極和電解質。電極材料都是鋰離子可以嵌入(插入)/脫嵌(脫插)的。


正極:正極材料,如上文所述,可選的正極材料很多,目前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:放電時鋰離子脫插,充電時鋰離子插入。充電時:xLi+xe+6C→LixC6放電時:LixC6→xLi+xe+6C


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