鋰離子電池是一種二次電池(充電電池),它主要依靠Li+ 在兩個電極之間往返嵌入和脫嵌來工作。隨著新能源汽車等下游產業不斷發展,鋰離子電池的生產規模正在不斷擴大。今天咱們通過一個動畫來簡單的了解一些鋰離子電池工作原理:
充電過程
一個電源給電池充電,此時正極上的電子e從通過外部電路跑到負極上,正鋰離子Li+從正極“跳進”電解液里,“爬過”隔膜上彎彎曲曲的小洞,“游泳”到達負極,與早就跑過來的電子結合在一起。
正極上發生的反應為:
負極上發生的反應為:
電池放電過程
放電有恒流放電和恒阻放電,恒流放電其實是在外電路加一個可以隨電壓變化而變化的可變電阻,恒阻放電的實質都是在電池正負極加一個電阻讓電子通過。由此可知,只要負極上的電子不能從負極跑到正極,電池就不會放電。電子和Li+都是同時行動的,方向相同但路不同,放電時,電子從負極經過電子導體跑到正極,鋰離子Li+從負極“跳進”電解液里,“爬過”隔膜上彎彎曲曲的小洞,“游泳”到達正極,與早就跑過來的電子結合在一起。
動畫來描述一下這兩個過程:
充電開始↓
充電前鋰離子嵌在正極材料的層狀結構中↓
開始充電后,正極材料失去電子,鋰離子從正極材料中脫嵌而出↓
鋰離子通過電解液和隔膜,到達負極石墨材料↓
鋰離子嵌入石墨層中,同時電子通過外電路到達負極,形成相對穩定的嵌鋰石墨↓
繼續充電中,正極材料持續失去電子,鋰離子也持續脫嵌,直至充電完成↓
電動汽車行駛過程中,鋰離子電池開始放電↓
電子從負極材料離開,通過外電路流向正極,失去電子的鋰離子也從石墨層間脫嵌而出↓
從負極脫嵌后的鋰離子再次通過電解液及隔膜回到正極材料,結合通過外部電路到達正極的電子,形成比較穩定的嵌鋰正極材料↓
好了,以上就是充放電過程中鋰離子的微觀運動。
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原文標題:硬貨!鋰離子電池爆炸原理、充放電過程。。。
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