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锂离子电池的动态工作原理介绍

发布时间:2021-10-07人气:152

锂离子电池的工作原理介绍,在这浮躁的时代,很少有人愿意静下心来,把一篇好的技术性文章从头看到尾,下面我们简要的把锂离子电池的工作原理做个形象的动态介绍,通过电池测试设备对锂离子电池测试的过程中,相应的充放电过程也是这样的。



锂离子电池的充电过程


通过一个电源给电池充电,此时正极上的电子e可通过外部电路跑到负极上,正锂离子Li+从正极“跳进”电解液里,“爬过”隔膜上弯弯曲曲的小洞,“游泳”到达负极,与早就跑过来的电子结合在一起。


正极上发生的反应为:





负极上发生的反应为:




锂离子电池的基本结构.png


锂离子电池的电池放电过程


放电有恒流放电和恒阻放电,恒流放电其实是在外电路加一个可以随电压变化而变化的可变电阻,恒阻放电的实质都是在电池正负极加一个电阻让电子通过。由此可知,只要负极上的电子不能从负极跑到正极,电池就不会放电。电子和Li+都是同时行动的,方向相同但路不同,放电时,电子从负极经过电子导体跑到正极,锂离子Li+从负极“跳进”电解液里,“爬过”隔膜上弯弯曲曲的小洞,“游泳”到达正极,与早就跑过来的电子结合在一起。


动画来描述一下这两个过程:


充电过程开始



充电前锂离子嵌在正极材料的层状结构中




开始充电后,正极材料失去电子,锂离子从正极材料中脱嵌而出



锂离子通过电解液和隔膜,到达负极石墨材料


锂离子嵌入石墨层中,同时电子通过外电路到达负极,形成相对稳定的嵌锂石墨




继续充电中,正极材料持续失去电子,锂离子也持续脱嵌,直至充电完成




电动汽车行驶过程中,锂离子电池开始放电了




电子从负极材料离开,通过外电路流向正极,失去电子的锂离子也从石墨层间脱嵌而出




从负极脱嵌后的锂离子再次通过电解液及隔膜回到正极材料,结合通过外部电路到达正极的电子,形成比较稳定的嵌锂正极材料


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