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鋰離子電池工作原理是怎么樣的?

2022-05-14 04:04:24

簡單來介紹一下鋰離子電池工作原理,就是鋰離子在正負極之間不斷的往返,這樣一個高度可逆的氧化還原反應系統,就形成了鋰離子電池充放電的過程。


鋰離子電池為例,我們都知道,電池的工作原理是充放電發生的時候,鋰離子在電池的正極和負極間不斷地來回跑動,電子沿著導線在外部跟著來回移動,從而實現電能和化學能互相轉變的過程。


為什么摻硅補鋰可以提升電池容量呢?這要從鋰離子電池的工作原理說起。鋰離子電池本質是濃差電池,又被稱作“搖椅式電池”,鋰離子在正負極材料之間來回跑,就是電池的充放電過程。充電的時候,鋰離子從正極材料脫離,通過隔膜和電解質游到負極;放電的時候,鋰離子從負極材料中脫離,通過隔膜和電解質游到正極。按照一個直觀性理解,正負極材料里面能夠容納的鋰離子越多,電池的容量就越大。


只要你高中化學課沒有翹掉電化學這一課,你基本能理解以上的電池原理高中化學書上講述的原電池用的是氫離子,原理和現在鋰離子電池相同,只是把正負極材料、電解液換換,氫離子再換成鋰離子罷了。


鋰離子電池是指鋰離子(符號為Li+)嵌入化合物為正、負極的二次電池,也就是我們常說的充電電池。它主要依靠鋰離子在正極和負極之間移動來工作,例如充電時,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,而這個過程主要是通過以下的組成部分來完成的。


過去,電池充電慢是由電池的物理特性決定的。根據電池充電的工作原理,鋰離子從正極出發之后,會經過隔膜、電解液,達到負極,這一過程包括了脫出、遷移和嵌入三個步驟。如果單位時間遷移和嵌入的鋰離子越多,充電速度也就越快。但問題就在于,無論嵌入還是遷移,鋰離子的移動效率都極慢。


鋰離子電池工作原理


廢舊鋰電池通過鋰電池破碎回收設備進行分離再生,從而獲取鋰電池內部的內容物,塑料外殼與金屬材料將被分離,進行下一步處理處理。正極活性物質包括錳酸鋰、鎳酸鋰與鈷酸鋰;負極活性物質有軟碳、硬碳與石墨;電解質鹽可直接在電解液中溶解。將廢棄的鋰電池分離成我們所需的原材料,鋰電池回收處理設備將原料用多刀破碎對原料進行破碎粉碎處理,由氣流分選設施進行分離處理,并有脈沖除塵設施對分離過程中及后續過程中產生的粉塵收集。形成電池全生命周期綠色、高質的閉路循環系統,鋰電池破碎回收設備主要用報廢鋰電池正負極片中的鋁泊、銅泊與正負極材料進行分離處理,以便循環利用。


以上就是鋰離子電池的工作原理,顯然,它的充放電過程其實就是鋰離子和電子的往復運動過程,充電時,給電池施加電源,讓鋰離子和電子沿不同路徑跑到石墨層,此時鋰原子很不穩定;而放電就是給電池施加負載,讓鋰離子和電子沿之前路徑跑到金屬氧化物側,此時鋰原子作為金屬氧化物的一部分比較穩定。


上述的兩種電池,雖然材料以及優缺點有所不同,但從微觀的角度講,兩者的工作原理同樣是鋰離子在正負極之間來回遷移的過程。


以鋰離子電池為例,電池的工作原理是鋰離子在電池的陽極和陰極之間來回跑動,產生的化學能和電能互相轉化的一個過程,能跑動的鋰離子越多,電池越優秀,從這點上理解,電池續航能力下降是因為能跑動的鋰離子越來越少了。

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