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锂离子电池的结构组成及其应用
来源:火狐体育最新官网登录入口 | 作者:火狐体育全站app入口hiveyan | 发布时间: 2022-05-04 01:19:46 | 6 次浏览 | 分享到:

  多年以来,锂离子电池已成为数码产品等新型高科技产品的供能装置,锂离 子电池的发展受到了极大的关注。锂离子电池的正负极材料、电解液等均会对锂 离子电池的性能造成影响。同时,锂离子电池的安全性等方面也是制约锂离子电 池发展的一个因素。随着科技的发展,人们对优良的锂离子电池的需要不断扩大。 可以预见,对锂离子电池的研究会越来越广泛和深入。

  随着科技的不断发展和进步,人类对能源的需要也日益增长。人类环保和可 持续发展意识的发展使人类对能源的利用过渡到了新能源阶段。现如今我国正朝 资源节约型,环境友好型社会不懈努力,对于能源领域的研究便显得尤为重要。 而在电池这个新兴的能源领域,出现了锂离子电池等对环境污染较小的电池。[1]

  锂离子电池是一种高效的二次电池,它主要依靠锂离子在正极和负极之间的 往返嵌入和脱嵌来进行充放电。锂离子电池具有电压高、循环寿命长、安全性能 好、能量密度大、对环境污染较小等优点。因此在生活中,锂离子电池经常用于 手机、电脑等人们常用的电子设备中作为其供能装置。同时,关于锂离子电池的 循环性能、高低温性能以及安全指数等方面的改进备受社会的关注。国内外科学 家致力于在研究电动汽车、航天和储能等领域中获得领先,因此国内外正在对锂 离子电池的正负极材料、电解液等进行更进一步的研究和改进。由此可见,锂离 子电池与现代和未来人类的生活密切相关,研究锂离子电池便很有意义。[2]

  锂电池分为一次的锂电池和可充电放电的二次的锂离子电池。由于锂元素是 最轻的金属元素,再加上其很强的氧化还原性,锂便成为了较为理想的电池负极

  材料。一般的一次锂电池采用锂作为负极,因此也被称为锂金属电池,较为常见 的是金属锂作负极,二氧化锰或二硫化铁[3]作正极的锂金属电池。而由于锂离子 电池的种种特点,锂离子电池在可充放电电池中充当着重要的角色,在电子产品 市场中占有了主导地位。

  锂离子电池主要由五个基本结构构成:①正极—富锂化合物;②负极—可脱 嵌的活性材料,主要以石墨为主;③隔膜—锂离子迁移通道;④电解液—影响电 池性能[4];⑤电池外壳;锂离子电池的基本示意图如下(图 1):

  图 1. 锂离子电池基本结构示意图 ①锂离子电池正极的活性物质一般采用锰酸锂或者钴酸锂、镍钴锰酸锂材 料,电动自行车则普遍用镍钴锰酸锂。 ②隔膜是一种经特殊成型的高分子薄膜,薄膜有微孔结构,锂离子可以自由 通过,而电子无法通过。 ③负极的活性物质一般为石墨,或近似石墨结构的碳。 ④电解液包括液体电解液、凝胶状聚合物电解质[5]等。 ⑤电池外壳分为钢壳、铝壳、镀镍铁壳和铝塑膜等。电池的盖帽,同时也是 电池的正负极引出端。