锂离子电池结构与容量
锂电池的结构及其工作原理
锂电池的结构及其工作原理锂电池是一种常见的电池类型，广泛应用于现代电子设备、汽车、航空航天等领域。
本文将从锂电池的结构和工作原理两个方面进行详细介绍。
一、锂电池的结构锂电池的主要结构包括正极、负极、隔膜和电解液四个部分。
1. 正极锂电池的正极通常采用的是锂钴氧化物（LiCoO2）、锂镍钴铝氧化物（LiNiCoAlO2）等材料。
正极材料的主要作用是储存锂离子，同时在充放电过程中释放或接收电子。
2. 负极锂电池的负极通常采用的是石墨材料。
负极材料的主要作用是储存锂离子，同时在充放电过程中释放或接收电子。
3. 隔膜锂电池的隔膜通常采用的是聚合物材料。
隔膜的主要作用是防止正负极直接接触，同时允许离子通过，以维持电路的连通性。
4. 电解液锂电池的电解液通常采用的是有机溶剂，如碳酸二甲酯、乙二醇甲醚等。
电解液的主要作用是提供离子传输的介质，同时在充放电过程中接受或释放锂离子。
二、锂电池的工作原理锂电池的工作原理可以分为充电和放电两个过程。
1. 充电过程在锂电池充电时，正极材料中的锂离子会向负极材料移动，同时释放电子。
负极材料中的锂离子则会向电解液中移动，形成Li+离子。
在这个过程中，隔膜会阻止正负极直接接触，同时允许离子通过。
电解液中的有机溶剂会接受正极材料中释放出来的电子，以维持电路的连通性。
2. 放电过程在锂电池放电时，正极材料中的锂离子会向负极材料移动，并接受负极材料中释放出来的电子。
负极材料中的锂离子则会向电解液中移动，形成Li+离子。
在这个过程中，隔膜会阻止正负极直接接触，同时允许离子通过。
电解液中的有机溶剂会释放出电子，以维持电路的连通性。
三、锂电池的优缺点锂电池相比于传统的镍氢电池、镍镉电池等电池类型，具有以下优点：1. 高能量密度：锂电池的能量密度相对较高，可以提供更长的使用时间。
2. 长寿命：锂电池的循环寿命相对较长，可以重复充放电多次。
3. 环保：锂电池不含有重金属等有害物质，对环境和人体健康无害。
锂离子电池简介
锂离子电池简介2017-021.锂离子电池原理充电的时候，在外加电场的影响下，正极材料LiCoO2中的锂元素脱离出来，变成带正电荷的锂离子（Li+），在电场力的作用下，从正极移动到负极，与负极的碳原子发生化学反应，生成LiC6，于是从正极跑出来的锂离子就很“稳定”的嵌入到负极的石墨层状结构当中。
从正极跑出来转移到负极的锂离子越多，电池可以存储的能量就越多。
放电的时候刚好相反，内部电场转向，锂离子（Li+）从负极脱离出来，顺着电场的方向，又跑回到正极，重新变成钴酸锂分子（LiCoO2）。
从负极跑出来转移到正极的锂离子越多，这个电池可以释放的能量就越多。
在每一次充放电循环过程中，锂离子（Li+）充当了电能的搬运载体，周而复始的从正极→负极→正极来回的移动，与正、负极材料发生化学反应，将化学能和电能相互转换，实现了电荷的转移，这就是“锂离子电池”的基本原理。
由于电解质、隔离膜等都是电子的绝缘体，所以这个循环过程中，并没有电子在正负极之间的来回移动，它们只参与电极的化学反应。
2.锂离子电池构成锂离子电池内部需要包含几种基本材料：正极活性物质、负极活性物质、隔离膜、电解质。
正负极需要活性物质，是为了更容易参与化学反应，从而实现能量转换。
正负极材料不但要活泼，还需要具有非常稳定的结构，才能实现有序的、可控的化学反应。
一般选用锂的金属氧化物，如钴酸锂、钛酸锂、磷酸铁锂、锰酸锂、镍钴锰三元等材料。
负极通常选择石墨或其他碳材料做活性物质。
电解质是锂离子传导的介质，要求锂离子电导率要高，电子电导率要小（绝缘），化学稳定性要好，热稳定性要好，电位窗口要宽。
人们找到了由高纯度的有机溶剂、电解质锂盐、和必要的添加剂等原料，在一定条件下、按一定比例配制而成的电解质。
有机溶剂有PC（碳酸丙烯酯），EC（碳酸乙烯酯），DMC（碳酸二甲酯），DEC （碳酸二乙酯），EMC（碳酸甲乙酯）等材料。
电解质锂盐有LiPF6，LiBF4等材料。
锂离子电池介绍
钴酸锂钴酸锂(LiCoO2)是二次锂离子电池的正极材料之一。
二次锂离子电池因其具有工作电压高、重量轻、比能量大、自放电低、循环寿命长、无记忆效应等优点而作为电源有广泛应用。
该项目以纳米四氧化三钴和碳酸锂为原料，经过混料、焙烧、研磨、二段焙烧、粉碎分级制备锂离子电池正极材料钴酸锂。
工艺路线短，产品质量稳定，无环境污染。
制备的材料外形为片状颗粒，分散良好，具有良好的可供锂离子脱嵌的层状结构和良好的循环稳定性。
磷酸铁锂锂离子电池的性能主要取决于正负极材料。
磷酸铁锂作为锂电池材料是近几年才出现的事，国内开发出大容量磷酸铁锂电池是2005年7月。
其安全性能与循环寿命是其它材料所无法相比的，这些也正是动力电池最重要的技术指标。
1C充放循环寿命达2000次。
单节电池过充电压30V不燃烧，穿刺不爆炸。
磷酸铁锂正极材料做出大容量锂离子电池更易串联使用。
以满足电动车频繁充放电的需要。
具有无毒、无污染、安全性能好、原材料来源广泛、价格便宜，寿命长等优点，是新一代锂离子电池的理想正极材料，国内市场年需求12000吨以上。
锂离子电池简介锂离子电池(Li-ion Batteries)是锂电池发展而来。
所以在介绍Li-ion之前，先介绍锂电池。
举例来讲，以前照相机里用的扣式电池就属于锂电池。
锂电池的正极材料是二氧化锰或亚硫酰氯，负极是锂。
电池组装完成后电池即有电压,不需充电.这种电池也可能充电,但循环性能不好,在充放电循环过程中,容易形成锂枝晶,造成电池内部短路,所以一般情况下这种电池是禁止充电的。
后来，日本索尼公司发明了以炭材料为负极，以含锂的化合物作正极，在充放电过程中，没有金属锂存在，只有锂离子，这就是锂离子电池。
当对电池进行充电时，电池的正极上有锂离子生成，生成的锂离子经过电解液运动到负极。
而作为负极的碳呈层状结构，它有很多微孔，达到负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中，嵌入的锂离子越多，充电容量越高。
同样，当对电池进行放电时（即我们使用电池的过程），嵌在负极碳层中的锂离子脱出，又运动回正极。
锂离子电池的主要组成
锂离子电池的主要组成锂离子电池是一种常见的充电电池，由锂离子和其他化学物质组成。
它具有高能量密度、长寿命和低自放电率等优点，在各种电子设备和交通工具中广泛应用。
本文将从锂离子电池的主要组成、工作原理和应用领域三个方面进行介绍。
一、锂离子电池的主要组成1. 正极材料：锂离子电池的正极材料通常是由锂离子化合物组成的。
常见的正极材料有锰酸锂（LiMn2O4）、钴酸锂（LiCoO2）、磷酸铁锂（LiFePO4）等。
这些化合物具有良好的电化学性能，能够嵌入和脱嵌锂离子，实现电池的充放电过程。
2. 负极材料：锂离子电池的负极材料通常是由碳材料组成的，如石墨。
石墨能够嵌入和脱嵌锂离子，提供电池充放电反应的反应物。
3. 电解液：锂离子电池的电解液是连接正负极的重要组成部分，通常是由有机溶剂和锂盐组成的。
有机溶剂常用的有碳酸酯类、醚类等，锂盐通常使用的是六氟磷酸锂（LiPF6）。
电解液的选择对电池的性能和安全性有重要影响。
4. 隔膜：锂离子电池的隔膜位于正负极之间，起到隔离正负极的作用，防止短路。
常用的隔膜材料有聚合物薄膜，如聚丙烯膜（PP）和聚乙烯膜（PE）等。
5. 外壳和连接件：锂离子电池的外壳通常由金属材料制成，如铝合金。
外壳起到保护电池内部结构和固定电池的作用。
连接件用于连接电池的正负极和外部电路。
二、锂离子电池的工作原理锂离子电池的工作原理是通过正负极材料之间锂离子的嵌入和脱嵌来实现电池的充放电过程。
在充电过程中，外部电源施加正向电压，使得锂离子从正极材料脱嵌并通过电解液迁移到负极材料上嵌入。
在放电过程中，外部电源移除，锂离子从负极材料脱嵌并迁移到正极材料上嵌入。
电池的正负极材料通过电解液中的锂离子的迁移来实现电荷的传递。
锂离子电池的充放电过程是可逆的，即电池可以多次充放电。
但随着循环次数的增加，电池容量会逐渐下降，这是因为正负极材料的结构变化和电解液的降解等原因。
因此，锂离子电池的寿命也会受到循环次数的限制。
锂离子电池介绍
锂离子电池一、电池从1799年伏打发明了伏打电池(V olta cell)至今，化学电源已有200多年的发展历史。
1859年普兰特( Plante)发明的铅酸蓄电池，是世界上第一个可充电的电池;1895年琼格(hunger)发明了镍镉蓄电池。
由于镉的毒性和镍镉电池的记忆效应，被随之发展起来的镍氢电池（MH-Ni）部分取代。
在200余年的发展过程中，科学家们研究过多种不同的电池，但能够真正在生活中使用的电池只有一小部分。
随着人们对电池结构、制作工艺和电极材料等方面的改进，化学电源得到了长足的发展，新型电池推出换代从以前的几十年达到现在的十几年甚至几年一代的速度。
锂离子电池的研究始于1990年日本研制成出以石油焦为负极，以钻酸锂为正极的锂离子电池;同年日本Sony和加拿大Modi两大电池公司宣称将推出以碳为负极的锂离子电池，宣布了锂离子二次电池工业化的开始。
1.什么叫电池？电池即一种化学电源，它由两种不同成分的电化学活性电极分别组成正负极，两电极浸泡在能提供媒体传导作用的电解质中，当连接在某一外部载体上时，通过转换其内部的化学能来提供电能。
目前的电池通常分为两类:一次电池或原电池;二次电池或蓄电池。
前者基本上只能放电一次，放电结束后，不能再使用。
后者则是放电结束后，可以进行充电，然后又可以进行放电，反复使用多次。
2.一次电池与二次电池的区别？一次电池是指只能进行一次的完全放电的电池；二次电池则是可反复充放电循环使用，放电时通过化学反应可以产生电能，通以反向电流(充电)时则可使体系回复到原来状态，即将电能以化学能形式重新储存起来，电极体积和结构之间发生可逆变化。
一次电池的质量比容量和体积比容量均大于一般二次电池，但内阻远比二次电池大，因此负载能力较低。
一次电池价格便宜，使用过程轻松无须维护，寿命终了时输出能力不会陡然下降。
但是放电电压特性较软因其内阻相对较大,也导致其输出大电流的能力不及二次电池，用掉即扔却不环保,单只价廉常用却不及用蓄电池经济。
锂离子电池理论比容量计算办法
锂离子电池理论比容量计算办法锂离子电池作为一种重要的储能设备，在现代社会中被广泛应用于电子产品、电动汽车等领域。
其理论比容量计算办法是通过计算锂离子电池内部化学反应的电化学反应方程来确定的。
以下将详细介绍锂离子电池理论比容量计算的基本原理和方法。
首先，要理解锂离子电池的原理。
锂离子电池是基于锂离子在正负极之间的迁移而工作的。
它由正极、负极、电解质和分离膜组成。
在充电时，锂离子从正极释放出来，并通过电解质和分离膜迁移到负极。
而在放电时，锂离子则从负极释放，并返回到正极。
基于以上原理，可以通过以下步骤计算锂离子电池的理论比容量：1.确定电极材料：首先需要确定正极和负极的电极材料。
通常正极材料为锂离子嵌入材料，例如钴酸锂（LiCoO2），负极材料为碳材料。
2.确定电化学反应方程：根据电极材料的特性，可以得到正负极的电化学反应方程。
例如，在以锂离子嵌入材料为正极的锂离子电池中，正极材料的化学反应方程可以表示为：LiCoO2↔Li++CoO2+e-。
同样地，负极材料的化学反应方程可以表示为：LiC6↔Li++6C+e-。
3.计算电极比容量：根据电化学反应方程以及电极中活性物质的质量，可以计算电极的比容量。
比容量表示单位质量的电极材料在化学反应中可以嵌入或释放的锂离子数量。
4.计算电池理论比容量：根据正负极的比容量以及电池设计中正负极的比例，可以计算出整个电池的理论比容量。
一般来说，锂离子电池的理论比容量约为150mAh/g。
需要注意的是，以上仅为计算锂离子电池理论比容量的基本步骤，实际情况中还需要考虑诸多因素，如电解质的性质、电极结构、电池尺寸等。
此外，锂离子电池的实际比容量通常会受到电池循环次数、温度等因素的影响，实际比容量往往会比理论值略低。
综上所述，锂离子电池的理论比容量计算是通过计算电化学反应方程、电极材料的比容量，并结合电池设计的参数来确定的。
这一计算方法可以为锂离子电池的设计和性能评估提供重要的理论指导。
锂离子电池的结构及工作原理
锂离子电池是一种可重复充放电的二次电池，其结构和工作原理如下：
一、结构：
1.正极：主要成分为锂化合物，如钴酸锂、镍钴锰酸锂等，同时还有导电剂和粘结剂。
这些材料共同作用，使正极具有良好的导电性能和机械强度。
2.负极：主要成分为石墨或近似石墨结构的碳材料，同时还有导电剂和粘结剂。
3.隔膜：一种经特殊成型的高分子薄膜，薄膜有微孔结构，允许锂离子自由通过，而电子不能通过。
4.电解液：溶解有六氟磷酸锂的碳酸酯类溶剂，聚合物的则使用凝胶状电解液。
5.电池外壳：分为钢壳（方型很少使用）、铝壳、镀镍铁壳（圆柱电池使用）、铝塑膜（软包装）等，还有电池的盖帽，也是电池的正负极引出端。
二、工作原理：
在充电过程中，锂离子从正极通过电解液和隔膜向负极迁移；而在放电过程中，锂离子从负极通过电解液和隔膜向正极迁移。
这个过程会伴随着电子的流动以维持电荷平衡。
充电时，正极上的电子经外部电路、负极、隔膜和电解液流回到正极，维持电荷平衡。
放电时，电子则从负极经外部电路、正极和隔膜回到负极，维持电荷平衡。
在锂离子电池中，锂离子在正负极之间的迁移实现了电能与化学能的相互转换。
当锂离子在正负极之间迁移时，它会与电解液中的其他离子相互作用，使得整个电池系统达到动态平衡状态。
锂离子电池介绍
3 锂离子电池产业链
中国锂离子电池产量：
3 锂离子电池产业链
2016年动力电池市场份额：
3 锂离子电池产业链
• 五、航天军工电源 • 1.大型舰船类动力电源（航线、战船、大型邮轮、货轮等) • 2.航空飞行器所用动力电源(大型民航客机、商务飞机、直升机、战斗机 等飞行器具所用动力电源) • 3.航天载具动力电源系统(航天飞机、卫星、火箭、导弹等) • 4.军用装甲车，民用大型挖掘器械所用动力电源(坦克、装甲车、军用大 型装甲车辆、民用大型挖掘器械、大型吊车等)
汇报完毕 感谢您的聆听
报告人：肖益帆
2 锂离子电池性能指标
充电效率和放电效率： 充电效率是指电池在充电过程中所消耗的电能转化成电池所能储存的化学能程度的量度。主要受电
池工艺、配方及电池的工作环境温度影响，一般环境温度越高，则充电效率越低。 放电效率是指在一定的放电条件下放电至终点电压所放出的实际电量与电池的额定容量之比，主要
受放电倍率，环境温度，内阻等因素影响，一般情况下，放电倍率越高，则放电效率越低。温度越低， 放电效率越低。 自放电率：
分散剂（如NMP）、极耳、铝塑膜等。 • 电池成本分布如右图：
主要企业有：中信国安、宁波容百锂电 （金和锂电）、杉杉股份、江苏国泰、 贝特瑞、当升科技、天齐锂业、湖南中 科星城石墨、湖南中锂、新乡中科、星 原材质、惠强、新宙邦、天赐、国泰华 荣、北化所、香河昆仑、湖北中一等。
3 锂离子电池产业链
2014-2018年中国锂电正极材料产量及预测(单位：万吨)
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。