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鋰電池原理及結構

導讀1、鋰電池結構正極:活性物質一般是鈷酸鋰或者錳酸鋰,鎳鈷錳酸鋰等材料,電動車則普遍是用鎳鈷錳酸鋰(俗稱三元)或者三元加少量錳酸鋰,純的錳酸鋰和磷酸鐵鋰則由于體積大、性能不好或成本過高而逐漸淡出視野,導電極流體使用厚度10到20微米的電解鋁箔;隔膜:一種經特殊成型的高分子薄膜,薄膜有微孔結構,可以讓鋰離子自由通過,而電子不能通過;負極:活性物質為石墨,或近似石墨結構的碳,導電集流體使用厚度7到15微米的電解銅箔。有機電解液:溶解有六氟磷酸鋰的碳酸酯類溶劑,聚合物的則使用凝膠狀電解液。電池外殼:分為鋼殼(方型很少使用)、鋁殼、鍍鎳鐵殼(圓柱電池使用)、鋁塑膜(軟包裝)等,還有電池的蓋帽,也是電池的正負極引出端。

結構:正極、隔膜、負極、有機電解液、電池外殼正極。1、鋰電池結構正極:活性物質一般是鈷酸鋰或者錳酸鋰,鎳鈷錳酸鋰等材料,電動車則普遍是用鎳鈷錳酸鋰(俗稱三元)或者三元加少量錳酸鋰,純的錳酸鋰和磷酸鐵鋰則由于體積大、性能不好或成本過高而逐漸淡出視野,導電極流體使用厚度10到20微米的電解鋁箔;隔膜:一種經特殊成型的高分子薄膜,薄膜有微孔結構,可以讓鋰離子自由通過,而電子不能通過;負極:活性物質為石墨,或近似石墨結構的碳,導電集流體使用厚度7到15微米的電解銅箔。有機電解液:溶解有六氟磷酸鋰的碳酸酯類溶劑,聚合物的則使用凝膠狀電解液。電池外殼:分為鋼殼(方型很少使用)、鋁殼、鍍鎳鐵殼(圓柱電池使用)、鋁塑膜(軟包裝)等,還有電池的蓋帽,也是電池的正負極引出端。2、鋰電池工作鋰電池充電過程:電池的正極由鋰離子生成,生成的鋰離子從正極“跳進”電解液里,通過電解液“爬過”隔膜上彎彎曲曲的小洞,運動到負極,與早就通過外部電路跑到負極的電子結合在一起。正極上發生的反應為:LiCoO2等于充電等于Li1到xCoO2加Xli加Xe(電子)負極上發生的反應為:6C加XLi加Xe等于LixC6在充電的過程中,Li加從正極LiCoO2中脫出,進入電解液,在充電器附加的外電場作用下向負極移動,依次進入石墨或焦炭C組成的負極,在負極形成LiC化合物;鋰電池放電過程:放電時電子和Li加都是同時行動的,方向相同但路徑不同,電子從負極通過外部電路跑到正極;鋰離子Li加從負極“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;我們通常所說的電池容量指的就是放電容量;電池保護板:顧名思義,電池保護板主要是針對可充電電池(一般指鋰電池)起保護作用的集成電路板;鋰電池(可充型)之所以需要保護,是由于鋰電池本身的材料決定了它不能被過充、過放、過流、短路及超高溫充放電,因此鋰電池總會有保護板和一片電流保險器出現;下圖為電池板保護電路;PTC:正溫度系數熱敏電阻;NTC:負溫度系數熱敏電阻,在環境溫度升高時,其阻值降低,使用電設備或充電設備能夠及時反應,控制內部中斷而停止充放電;U1為電路保護芯片,U2為兩個反接的MOSFET開關;正常狀態下電池板U1的CO和DO都輸出高電壓,兩個MOSFET都處于打開狀態,電池可以自由充放電。

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