锂电池原理及结构（锂电池原理）

1、一、发展及分类“锂电池”，是一类由锂金属或锂合金为正/负极材料、使用非水电解质溶液的电池。

2、锂电池最早期应用在心脏起搏器中。

3、锂电池的自放电率极低，放电电压平缓等优点，使得植入人体的起搏器能够长期运作而不用重新充电。

4、锂电池一般有高于3.0伏的标称电压，更适合作集成电路电源。

5、二氧化锰电池，就广泛用于计算器，数码相机、手表中。

6、为了开发出性能更优异的品种，人们对各种材料进行了研究，从而制造出前所未有的产品。

7、1912年锂金属电池最早由Gilbert N. Lewis提出并研究。

8、20世纪70年代时，M. S. Whittingham提出并开始研究锂离子电池。

9、1992年Sony成功开发锂离子电池。

10、它的实用化，使人们的移动电话、笔记本、计算器等携带型电子设备的重量和体积大大减小。

11、由于锂金属的化学特性非常活泼，使得锂金属的加工、保存、使用，对环境要求非常高。

12、随着科学技术的发展，锂电池已经成为了主流。

13、锂电池大致可分为两类：锂金属电池和锂离子电池。

14、锂离子电池不含有金属态的锂，并且是可以充电的。

15、可充电电池的第五代产品锂金属电池在1996年诞生，其安全性、比容量、自放电率和性能价格比均优于锂离子电池。

16、由于其自身的高技术要求限制，只有少数几个国家的公司在生产这种锂金属电池。

17、二、工作原理1. 锂金属电池一般是使用二氧化锰为正极材料、金属锂或其合金金属为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。

18、放电反应：Li+MnO2=LiMnO2 2.锂离子电池：锂离子电池一般是使用锂合金金属氧化物为正极材料、石墨为负极材料、使用非水电解质的电池。

19、充电正极上发生的反应为LiCoO2=Li(1-x)CoO2+xLi++xe-(电子)充电负极上发生的反应为6C+xLi++xe- = LixC6充电电池总反应：LiCoO2+6C = Li(1-x)CoO2+LixC6三、特征高能量密度锂离子电池的重量是相同容量的镍镉或镍氢电池的一半，体积是镍镉的20-30%，镍氢的35-50%。

20、高电压一个锂离子电池单体的工作电压为3.7V（平均值），相当于三个串联的镍镉或镍氢电池。

21、无污染锂离子电池不含有诸如镉、铅、汞之类的有害金属物质。

22、不含金属锂锂离子电池不含金属锂，因而不受飞机运输关于禁止在客机携带锂电池等规定的限制。

23、循环寿命高在正常条件下，锂离子电池的充放电周期可超过500次，磷酸亚铁锂则可以达到2000次。

24、无记忆效应记忆效应是指镍镉电池在充放电循环过程中，电池的容量减少的现象。

25、锂离子电池不存在这种效应。

26、快速充电使用额定电压为4.2V的恒流恒压充电器，可以使锂离子电池在1.5-2.5个小时内就充满电；而新开发的磷铁锂电池，已经可以在35分钟内充满电。

27、三、优缺点分析1．优点（1）能量比较高。

28、具有高储存能量密度，已达到460-600Wh/kg，是铅酸电池的约6-7倍；（2）使用寿命长，使用寿命可达到6年以上，磷酸亚铁锂为正极的电池1C（100%DOD）充放电，有可以使用10,000次的记录；（3）额定电压高（单体工作电压为3.7V或3.2V），约等于3只镍镉或镍氢充电电池的串联电压，便于组成电池电源组；锂电池可以通过一种新型的锂电池调压器的技术，将电压调至3.0V，以适合小电器的使用。

29、（4）具备高功率承受力，其中电动汽车用的磷酸亚铁锂锂离子电池可以达到15-30C充放电的能力，便于高强度的启动加速；（5）自放电率很低，这是该电池最突出的优越性之一，一般可做到1%/月以下，不到镍氢电池的1/20；（6）重量轻，相同体积下重量约为铅酸产品的1/6-1/5；（7）高低温适应性强，可以在-20℃--60℃的环境下使用，经过工艺上的处理，可以在-45℃环境下使用；（8）绿色环保，不论生产、使用和报废，都不含有、也不产生任何铅、汞、镉等有毒有害重金属元素和物质。

30、（9）生产基本不消耗水，对缺水的我国来说，十分有利。

31、比能量指的是单位重量或单位体积的能量。

32、比能量用Wh/kg或Wh/L来表示。

33、Wh是能量的单位，W是瓦、h是小时；kg是千克(重量单位)，L是升（体积单位）。

34、2.缺点1．锂原电池均存在安全性差，有发生爆炸的危险。

35、2．钴酸锂的锂离子电池不能大电流放电，价格昂贵，安全性较差。

36、3．锂离子电池均需保护线路，防止电池被过充过放电。

37、4．生产要求条件高，成本高。

38、5．使用条件有限制，高低温使用危险大。

39、锂金属电池一般是使用二氧化锰为正极材料、金属锂或其合金金属为负极材料、使用非水电解质溶液的电池，然后通过化学反应实现放电,锂离子电池一般是使用锂合金金属氧化物为正极材料、石墨为负极材料、使用非水电解质的电池，也是利用化学反应实现放电过程.