介紹了鋰離子電池的基本結(jié)構(gòu)和工作原理

鋰離子電池(搖臂式電池)

鋰離子電池(又稱搖椅電池)是指兩種不同類型的可逆插入和釋放鋰離子嵌入的鋰化合物作為正極和負(fù)極的電池系統(tǒng)。世界最初是由Kuribayshi和他的合作者發(fā)明的，并獲得了日本朝日化學(xué)工業(yè)的世界專利。鋰離子電池以t.Nagaura和k.Tozawz命名。

鋰離子電池是什么，什么叫鋰離子電池可以參考我之前寫的文章。

到目前為止，二次鋰離子電池的發(fā)展取得了很大的進(jìn)展。日本一些最大的公司已經(jīng)將電池商業(yè)化，并開始大規(guī)模生產(chǎn)，改善電池的努力也在進(jìn)行中。專家預(yù)測(cè)，在未來(lái)十年，鋰離子電池有望取代目前流行的鎳鎘電池。

鋰離子電池的基本結(jié)構(gòu)和工作原理

1980年,阿爾芒等人提出用插鋰化合物來(lái)代替金屬鋰二次電池中鋰負(fù)極,并提出搖椅式電池的概念。從那以后,相繼出現(xiàn)了一些實(shí)驗(yàn)型"搖椅式電池",其基本原理可描述為:LiyMnYm+AZBwLiy_XMYm+LixAzBw

其中，LiyMnYm是一種低電位的鋰嵌體化合物，用作正極，如LiWO2、LiMoO2、Li6Fe2O3等;AZBW是一種高電位的鋰嵌體化合物，用作負(fù)極，如TiS2、WO3、NbS2、V20等。

與金屬鋰作為負(fù)極的二次鋰離子電池相比，鋰離子電池的安全性能有了很大的提高，具有良好的循環(huán)壽命。然而，由于高電位(0.7v-2。鋰離子嵌入負(fù)極材料(LiWO2、LiMoO等)的ov與Li/Li+)，鋰離子嵌入容量低，失去了二次鋰離子電池高電壓、高比能的優(yōu)勢(shì)。

隨著鋰離子嵌入化合物的研究和開發(fā)，搖椅電池正極和負(fù)極材料得到了進(jìn)一步的發(fā)展。1987年，AuburnBarberie等人提出了7’M002(WO2)ilipf6-pc/LiCoO2鋰離子濃度差電池，該電池直接以富含鋰的化合物(如LiCoO:等)為正極，以鋰的貧化合物(如Mo42、W02等)為正極，形成rocker電池。最初，整個(gè)電池處于放電狀態(tài)，經(jīng)過充電過程后，電池處于充電狀態(tài)。這些系統(tǒng)仍然存在低能耗問題，但它們?cè)诮鉀Q安全和回收效率方面取得了重大進(jìn)展。

1991年，日本索尼公司率先發(fā)明了實(shí)用型搖臂電池，稱之為鋰離子電池。原理如圖1.1所示。

鋰離子電池原理圖鋰離子電池原理圖

圖1所示。1可充電鋰離子電池原理

在這種電池的充放電過程中，電極間的鋰離子在嵌入式/緊急響應(yīng)中，也可以看作是鋰離子在正極和負(fù)極之間來(lái)回移動(dòng)，因此被稱為鋰離子電池。該電池克服了鋰二次電池的缺點(diǎn)，更好地保持了鋰二次電池的優(yōu)點(diǎn)，立即成為鋰二次電池研究的熱點(diǎn)問題。