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锂離子電池是怎樣充放電的

職場更新时间:2024-08-18 06:18:49

锂離子電池是一種二次電池（充電電池），它主要依靠Li 在兩個電極之間往返嵌入和脫嵌來工作。随着新能源汽車等下遊産業不斷發展，锂離子電池的生産規模正在不斷擴大。今天咱們通過一個動畫來簡單的了解一些锂離子電池工作原理：

充電過程

一個電源給電池充電，此時正極上的電子e從通過外部電路跑到負極上，正锂離子Li從正極“跳進”電解液裡，“爬過”隔膜上彎彎曲曲的小洞，“遊泳”到達負極，與早就跑過來的電子結合在一起。

正極上發生的反應為：

锂離子電池是怎樣充放電的（锂離子電池工作原理）1

負極上發生的反應為：

锂離子電池是怎樣充放電的（锂離子電池工作原理）2

锂離子電池是怎樣充放電的（锂離子電池工作原理）3

放電過程

放電有恒流放電和恒阻放電，恒流放電其實是在外電路加一個可以随電壓變化而變化的可變電阻，恒阻放電的實質都是在電池正負極加一個電阻讓電子通過。由此可知，隻要負極上的電子不能從負極跑到正極，電池就不會放電。電子和Li都是同時行動的，方向相同但路不同，放電時，電子從負極經過電子導體跑到正極，锂離子Li從負極“跳進”電解液裡，“爬過”隔膜上彎彎曲曲的小洞，“遊泳”到達正極，與早就跑過來的電子結合在一起。

動畫來描述一下這兩個過程：

充電開始↓

锂離子電池是怎樣充放電的（锂離子電池工作原理）4

充電前锂離子嵌在正極材料的層狀結構中↓

锂離子電池是怎樣充放電的（锂離子電池工作原理）5

開始充電後，正極材料失去電子，锂離子從正極材料中脫嵌而出↓

锂離子電池是怎樣充放電的（锂離子電池工作原理）6

锂離子通過電解液和隔膜，到達負極石墨材料↓

锂離子電池是怎樣充放電的（锂離子電池工作原理）7

锂離子嵌入石墨層中，同時電子通過外電路到達負極，形成相對穩定的嵌锂石墨↓

锂離子電池是怎樣充放電的（锂離子電池工作原理）8

繼續充電中，正極材料持續失去電子，锂離子也持續脫嵌，直至充電完成↓

锂離子電池是怎樣充放電的（锂離子電池工作原理）9

電動汽車行駛過程中，锂離子電池開始放電↓

锂離子電池是怎樣充放電的（锂離子電池工作原理）10

電子從負極材料離開，通過外電路流向正極，失去電子的锂離子也從石墨層間脫嵌而出↓

锂離子電池是怎樣充放電的（锂離子電池工作原理）11

從負極脫嵌後的锂離子再次通過電解液及隔膜回到正極材料，結合通過外部電路到達正極的電子，形成比較穩定的嵌锂正極材料↓

锂離子電池是怎樣充放電的（锂離子電池工作原理）12

好了，以上就是充放電過程中锂離子的微觀運動。

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