钜大LARGE | 点击量：3764次 | 2018年11月15日
锂离子电池工作原理、结构、优缺点介绍
锂离子电池：是一种二次电池（充电电池），它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，Li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。不含有毒有害物质，被称为绿色电池。下面贤集网小编为大家介绍锂离子电池工作原理、结构组成、优缺点与锂电池、蓄电池、碳酸铁锂电池、聚合物电池的区别。
锂系电池分为锂电池和锂离子电池。
手机和笔记本电脑使用的都是锂离子电池，通常人们俗称其为锂电池。电池一般采用含有锂元素的材料作为电极，是现代高性能电池的代表。而真正的锂电池由于危险性大，很少应用于日常电子产品。
锂离子电池由日本索尼公司于1990年最先开发成功。它是把锂离子嵌入碳（石油焦炭和石墨）中形成负极（传统锂电池用锂或锂合金作负极）。
锂离子电池结构组成部分
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
1）正极——活性物质一般为锰酸锂或者钴酸锂，镍钴锰酸锂材料，电动自行车则普遍用镍钴锰酸锂（俗称三元）或者三元+少量锰酸锂，纯的锰酸锂和磷酸铁锂则由于体积大、性能不好或成本高而逐渐淡出。导电极流体使用厚度10--20微米的电解铝箔。
锂离子电池工作原理、结构、优缺点与锂电池、蓄电池的区别
2）隔膜——一种经特殊成型的高分子薄膜，薄膜有微孔结构，可以让锂离子自由通过，而电子不能通过。
3）负极——活性物质为石墨，或近似石墨结构的碳，导电集流体使用厚度7-15微米的电解铜箔。
4）有机电解液——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。
锂离子电池工作原理
锂离子电池以碳素材料为负极，以含锂的化合物作正极，没有金属锂存在，只有锂离子，这就是锂离子电池。锂离子电池是指以锂离子嵌入化合物为正极材料电池的总称。锂离子电池的充放电过程，就是锂离子的嵌入和脱嵌过程。在锂离子的嵌入和脱嵌过程中，同时伴随着与锂离子等当量电子的嵌入和脱嵌（习惯上正极用嵌入或脱嵌表示，而负极用插入或脱插表示）。在充放电过程中，锂离子在正、负极之间往返嵌入/脱嵌和插入/脱插，被形象地称为“摇椅电池”。
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。回正极的锂离子越多，放电容量越高。
锂离子电池优点
1、锂电池电压平台高：单体电池的平均电压为3.7V或3.2V，约等于3只镍镉电池或镍氢电池的串联电压，便于组成电池组。
2、具有高储存能量密度：相对其他电池而言锂电池能量密度很高，目前已达到460-600Wh/kg，约为铅酸电池的6～7倍。这就意味着在相同电荷容量下，锂电池重量更轻。据计算相同体积下重量约为铅酸产品的1/5～1/6。
3、使用寿命相对较长：锂电池的使用寿命可达到6年以上。以磷酸亚铁锂为正极的锂电池为例，在1C充放电倍率下，循环周期的*纪录可达1000次。
4、具备高功率承受力：电动车锂电池用的磷酸亚铁锂离子电池*充放电倍率可以达到15C-30C，这非常适合动力汽车高强度的启动和加速。
5、自放电率很低。自放电率是锂离子电池*突出的优越性之一，室温下满电存储一个月的自放电率约10％左右，而同等条件下镍镉为25～30％、镍氢为30～35％。
6、无记忆效应：这意味着锂离子电池可以随时充放电，而不必像镍氢、镍锡电池一样，必须要等到电量耗尽。
7、高低温适应性强：锂电池可在-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铅、汞、镉等有毒重金属物质。
9、锂离子电池的主要原材料锂、锰、铁、钒等在我国都是富产资源；生产基本不消耗水，对水之源稀缺的国家十分有利。
锂离子电池的缺点
1、错误使用存在安全隐患：由于锂离子电池组成物质非常活跃，若使用错误将会出现电解液分解、燃烧甚至爆炸的重大事故。
2、不同放电倍率对电池的可用容量影响较大。
3、过充电和过放电均会对电池造成不可恢复的损害：针对以上的缺点，一般大容量的锂电池组均采用了保护装置来监视电池的使用过程。
4、低温下电池性能明显恶化，放电平台下降、输出功率减小、可用电量衰减等。
锂离子电池工作原理、结构、优缺点与锂电池、蓄电池的区别
锂离子电池和锂电池的区别
锂电池是以金属锂作为电极，以电子传递产生电流，易产生枝晶引起爆炸。锂电池是一次电池。
锂离子电池是以锂离子的传递来完成充放电，主要以锂掺杂金属的氧化物作为电极。锂离子电池是二次电池可充电。
锂离子电池和碳酸铁锂电池的区别
磷酸铁锂电池，是指用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池。锂离子电池的正极材料主要有钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、三元材料、磷酸铁锂等。其中钴酸锂是目前绝大多数锂离子电池使用的正极材料。
锂离子电池和蓄电池的区别
第一：重量的比较。锂电池更轻便，锂电池容量密度高，达到192Wh/kg，同样的重量体积，装下的能量是铅酸电池的多倍，目前两轮电动车需要大续航的，唯有选择锂电池是最好的途径。
第二：充电效率的比较。锂电池充电的效率更高，拿三元18650锂电池来说，最大充电电流一般是0.5C，以联盟72V24Ah的锂电池来说，最大充电电流可以是12A了，当然为了锂电池的安全和寿命考虑，联盟的锂电保护板限制了最大充电电流，目前推荐最大6A的充电电流，72V24Ah电池只要4个小时充电。
第三：寿命的比较。锂电池的寿命更长，一般三元锂电，循环次数是800次左右，按照我们现在的电动车一般使用情况，锂电池至少可以使用3年。这里说的800次循环不是说800次后电池就彻底报废了，而是指在循环800次后，其容量还能达到新电池最大容量的60-70%左右，如果容量续行里程还能高于用户最低续行要求之上，那还是可以继续使用的，直到续行已经无法满足用户的需求了为止，而这寿命有可能就是4年？5年？甚至6年？
第四：性能和耐用的比较。同样容量的锂电池，有效使用的能量比铅酸电池多。就拿72V的铅酸和锂电池来比较吧。一般铅酸电池工作的电压是63V-82V，中间的压差是19V。拿联盟72V锂电来说，20串18650的锂电，单体锂电工作电压是2.75-4.2V，20串就是55V-84V，联盟为了保护锂电使用安全和寿命，设定的工作电压是58V-83.5V，中间的压差是25.5V，整整比铅酸电池压差多了6.5V，也就说说比铅酸多了34%的工作电压范围。通俗的说，同电压规格容量的锂电池比铅酸电池的续行里程可以多出三分之一左右，这还仅仅只算了电池能量的差别，没有考虑锂电池减轻的重量因素。
锂离子电池和聚合物电池的区别
锂聚合物电池是锂离子电池升级换代产品。相对于现在流行的锂离子电池而言，它具有容量大、体积小（薄）、安全（不会爆炸）等优点。但是，由于整个产业链的换代需要一定时间，它的造价（成本）目前还比较高，仅在高端数码产品中有使用（超薄笔记本电脑等）。锂聚合物电池是指的全固态或凝胶太为电解液的锂离子电池。一般采用铝塑复合膜作为包装材料。
以上就是关于锂离子电池工作原理、结构组成、优缺点与锂电池、蓄电池、碳酸铁锂电池、聚合物电池的区别的一系列知识介绍，最新消息：物理学家GabrielVeith受一种名为oobleck的物质启发，成功研发出防止锂离子电池起火的新化学配方。
上一篇：磷酸铁锂电池的工作原理介绍
下一篇：聚合物锂电池详解及原理
