浅析锂离子电池的基本结构和工作原理

介绍了锂离子电池的基本结构和工作原理

锂离子电池(摇臂式电池)

锂离子电池(又称摇椅电池)是指两种不同类型的可逆插入和释放锂离子嵌入的锂化合物作为正极和负极的电池系统。世界最初是由Kuribayshi和他的合作者发明的，并获得了日本朝日化学工业的世界专利。锂离子电池以t.Nagaura和k.Tozawz命名。

锂离子电池是什么，什么叫锂离子电池可以参考我之前写的文章。

到目前为止，二次锂离子电池的发展取得了很大的进展。日本一些最大的公司已经将电池商业化，并开始大规模生产，改善电池的努力也在进行中。专家预测，在未来十年，锂离子电池有望取代目前流行的镍镉电池。

锂离子电池的基本结构和工作原理

1980年,阿尔芒等人提出用插锂化合物来代替金属锂二次电池中锂负极,并提出摇椅式电池的概念。从那以后,相继出现了一些实验型"摇椅式电池",其基本原理可描述为:LiyMnYm+AZBwLiy_XMYm+LixAzBw

其中，LiyMnYm是一种低电位的锂嵌体化合物，用作正极，如LiWO2、LiMoO2、Li6Fe2O3等;AZBW是一种高电位的锂嵌体化合物，用作负极，如TiS2、WO3、NbS2、V20等。

与金属锂作为负极的二次锂离子电池相比，锂离子电池的安全性能有了很大的提高，具有良好的循环寿命。然而，由于高电位(0.7v-2。锂离子嵌入负极材料(LiWO2、LiMoO等)的ov与Li/Li+)，锂离子嵌入容量低，失去了二次锂离子电池高电压、高比能的优势。

随着锂离子嵌入化合物的研究和开发，摇椅电池正极和负极材料得到了进一步的发展。1987年，AuburnBarberie等人提出了7’M002(WO2)ilipf6-pc/LiCoO2锂离子浓度差电池，该电池直接以富含锂的化合物(如LiCoO:等)为正极，以锂的贫化合物(如Mo42、W02等)为正极，形成rocker电池。最初，整个电池处于放电状态，经过充电过程后，电池处于充电状态。这些系统仍然存在低能耗问题，但它们在解决安全和回收效率方面取得了重大进展。

1991年，日本索尼公司率先发明了实用型摇臂电池，称之为锂离子电池。原理如图1.1所示。

锂离子电池原理图锂离子电池原理图

图1所示。1可充电锂离子电池原理

在这种电池的充放电过程中，电极间的锂离子在嵌入式/紧急响应中，也可以看作是锂离子在正极和负极之间来回移动，因此被称为锂离子电池。该电池克服了锂二次电池的缺点，更好地保持了锂二次电池的优点，立即成为锂二次电池研究的热点问题。