锂离子电池原理——简单介绍

锂离子电池原理

1.阴极:LiCoO2/LiMn2O/NMC/LiFePO4 +导电剂+胶粘剂(PVDF) +集流剂(铝箔）

2.阳极:石墨+导电剂+增稠剂(CMC) +粘结剂(SBR) +集流剂(铜箔)

3.工作原理

3.1充电过程

电源为电池充电。此时，阴极电极上的电子e从外部电路跑到阳极电极，阴极锂离子Li+从阴极电极“跳”进电解液，“爬过”隔膜上的弯曲孔洞，“游”到阳极，与早已运行的电子结合。

在阴极电极上发生的反应是:

阳极电极上发生的反应是:

3.2电池放电过程

该放电具有恒电流放电和恒电阻放电。恒流放电实际上是一个随外部电路电压变化而变化的可变电阻。恒阻放电的本质是在电池的阴极和阳极电极上加一个电阻，以允许电子通过。由此可以看出，只要阳极电极上的电子不能从阳极电极移动到阴极电极，电池就不会放电。电子和Li+同时作用，方向相同但路径不同。放电时，电子从阳极电极通过电子导体移动到阴极电极，锂离子Li+从阳极电极“跳跃”到电解质中，“爬行”过隔膜。这个小孔“游”到了阴极，与早已跑掉的电子结合在一起。

3.3充放电特性

电池的阴极电极采用LiCoO2、LiNiO2和LiMn2O2。LiCoO2是一种晶体形式，具有稳定的层状结构。然而，当从LiCoO2中去除x个Li离子时，结构可能会发生变化，但是否发生变化取决于x. size。

通过研究发现，当x >为0.5时，Li1-xCoO2的结构极为不稳定，晶体发生塌缩。外观是细胞最重要的部分。因此，电池在使用过程中应通过限制充电电压来控制Li1-xCoO2中x的值。一般充电电压不超过4.2V，则x小于0.5,Li1-xCoO2的晶体形态仍然稳定。

阳极电极C6本身有自己的特点。第一次形成后，阴极电极LiCoO2中的Li被充电到阳极电极C6中，放电时Li又回到阴极电极LiCoO2中，但形成后必须有一部分Li留在阳极电极C6的中心。为了保证下一次充放电Li的正常嵌入，否则电池的电压很短，为了保证有一部分Li留在阳极C6中，一般通过限制放电下限电压:安全充电上限电压≤4.2V，放电下限电压≥2.5V。

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