鋰電池的工作原理

1樓：匿名使用者

鋰離子電池的正極材料通常有鋰的活性化合物組成，負極則是特殊分子結構的碳。常見的正極材料主要成分為 licoo2 ，充電時，加在電池兩極的電勢迫使正極的化合物釋出鋰離子，嵌入負極分子排列呈片層結構的碳中。放電時，鋰離子則從片層結構的碳中析出，重新和正極的化合物結合。

鋰離子的移動產生了電流。

鋰電池(lithium battery)是指電化學體系中含有鋰(包括金屬鋰、鋰合金和鋰離子、鋰聚合物)的電池。鋰電池大致可分為兩類：鋰金屬電池和鋰離子電池。

鋰離子電池不含有金屬態的鋰，並且是可以充電的。可充電電池的第五代產品鋰金屬電池在2023年誕生，其安全性、比容量、自放電率和效能**比均優於鋰離子電池。由於其自身的高技術要求限制，現在只有少數的幾個國家的公司在生產這種鋰金屬電池。

鋰電池通常分兩大類：

鋰金屬電池：鋰金屬電池一般是使用二氧化錳為正極材料、金屬鋰或其合金金屬為負極材料、使用非水電解質溶液的電池。

鋰離子電池：鋰離子電池一般是使用鋰合金金屬氧化物為正極材料、石墨為負極材料、使用非水電解質的電池。

2樓：匿名使用者

鋰離子電池的正極材料通常有鋰的活性化合物組成，負極則是特殊分子結構的碳．常見的正極材料主要成分為 licoo2 ，充電時，加在電池兩極的電勢迫使正極的化合物釋出鋰離子，嵌入負極分子排列呈片層結構的碳中．放電時，鋰離子則從片層結構的碳中析出，重新和正極的化合物結合．鋰離子的移動產生了電流．

化學反應原理雖然很簡單，然而在實際的工業生產中，需要考慮的實際問題要多得多：正極的材料需要新增劑來保持多次充放的活性，負極的材料需要在分子結構級去設計以容納更多的鋰離子；填充在正負極之間的電解液，除了保持穩定，還需要具有良好導電性，減小電池內阻．

雖然鋰離子電池很少有鎳鎘電池的記憶效應，記憶效應的原理是結晶化，在鋰電池中幾乎不會產生這種反應．但是，鋰離子電池在多次充放後容量仍然會下降，其原因是複雜而多樣的．主要是正負極材料本身的變化，從分子層面來看，正負極上容納鋰離子的空穴結構會逐漸塌陷、堵塞；從化學角度來看，是正負極材料活性鈍化，出現副反應生成穩定的其他化合物．物理上還會出現正極材料逐漸剝落等情況，總之最終降低了電池中可以自由在充放電過程中移動的鋰離子數目．

過度充電和過度放電，將對鋰離子電池的正負極造成永久的損壞，從分子層面看，可以直觀的理解，過度放電將導致負極碳過度釋出鋰離子而使得其片層結構出現塌陷，過度充電將把太多的鋰離子硬塞進負極碳結構裡去，而使得其中一些鋰離子再也無法釋放出來．這也是鋰離子電池為什麼通常配有充放電的控制電路的原因．

不適合的溫度，將引發鋰離子電池內部其他化學反應生成我們不希望看到的化合物，所以在不少的鋰離子電池正負極之間設有保護性的溫控隔膜或電解質新增劑．在電池升溫到一定的情況下，複合膜膜孔閉合或電解質變性，電池內阻增大直到斷路，電池不再升溫，確保電池充電溫度正常．

而深充放能提升鋰離子電池的實際容量嗎？專家明確地告訴我，這是沒有意義的．他們甚至說，所謂使用前三次全充放的「啟用」也同樣沒有什麼必要．然而為什麼很多人深充放以後 battery information 裡標示容量會發生改變呢 ? 後面將會提到．

鋰離子電池一般都帶有管理晶片和充電控制晶片．其中管理晶片中有一系列的暫存器，存有容量、溫度、id 、充電狀態、放電次數等數值．這些數值在使用中會逐漸變化．我個人認為，使用說明中的「使用一個月左右應該全充放一次」的做法主要的作用應該就是修正這些暫存器裡不當的值，使得電池的充電控制和標稱容量吻合電池的實際情況．

充電控制晶片主要控制電池的充電過程．鋰離子電池的充電過程分為兩個階段，恆流快充階段（電池指示燈呈黃色時）和恆壓電流遞減階段 ( 電池指示燈呈綠色閃爍．恆流快充階段，電池電壓逐步升高到電池的標準電壓，隨後在控制晶片下轉入恆壓階段，電壓不再升高以確保不會過充，電流則隨著電池電量的上升逐步減弱到 0 ，而最終完成充電．

電量統計晶片通過記錄放電曲線（電壓，電流，時間）可以抽樣計算出電池的電量，這就是我們在 battery information 裡讀到的 wh. 值．而鋰離子電池在多次使用後，放電曲線是會改變的，如果晶片一直沒有機會再次讀出完整的一個放電曲線，其計算出來的電量也就是不準確的．所以我們需要深充放來校準電池的晶片．

3樓：匿名使用者

上面說的這麼累~我就不說他的原理了！其實你們所知道的鋰電池叫鋰離子電池，鋰離子電池要穩定些，不想以前的鋰電池會引起**，鋰離子電池不會~他們都有壽命的，所以用久了不飽和是正常的，現在的鋰離子電池出產前都是要啟用的，所以沒必要遵循鋅鎘電池這種有記憶功能電池的放電方式，鋰離子電池幾乎沒有記憶能力，所以沒事充下是好事，這樣能保持裡面物質的活性！儘量不要讓電池處於低電量，這樣會導致過放電！

所以隨充隨用，沒必要這麼這麼注意~

鋰電池原理

4樓：匿名使用者

鋰離子電池的正極材料通常有鋰的活性化合物組成，負極則是特殊分子結構的碳。常見

的正極材料主要成分為 licoo2 ，充電時，加在電池兩極的電勢迫使正極的化合物釋出鋰離

子，嵌入負極分子排列呈片層結構的碳中。放電時，鋰離子則從片層結構的碳中析出，重新

和正極的化合物結合。鋰離子的移動產生了電流。

化學反應原理雖然很簡單，然而在實際的工業生產中，需要考慮的實際問題要多得多：

正極的材料需要新增劑來保持多次充放的活性，負極的材料需要在分子結構級去設計以容納

更多的鋰離子；填充在正負極之間的電解液，除了保持穩定，還需要具有良好導電性，減小

電池內阻。

雖然鋰離子電池很少有鎳鎘電池的記憶效應，記憶效應的原理是結晶化，在鋰電池中幾

乎不會產生這種反應。但是，鋰離子電池在多次充放後容量仍然會下降，其原因是複雜而多

樣的。主要是正負極材料本身的變化，從分子層面來看，正負極上容納鋰離子的空穴結構會

逐漸塌陷、堵塞；從化學角度來看，是正負極材料活性鈍化，出現副反應生成穩定的其他化

合物。物理上還會出現正極材料逐漸剝落等情況，總之最終降低了電池中可以自由在充放電

過程中移動的鋰離子數目。

過度充電和過度放電，將對鋰離子電池的正負極造成永久的損壞，從分子層面看，可以直觀

的理解，過度放電將導致負極碳過度釋出鋰離子而使得其片層結構出現塌陷，過度充電將把

太多的鋰離子硬塞進負極碳結構裡去，而使得其中一些鋰離子再也無法釋放出來。這也是鋰

離子電池為什麼通常配有充放電的控制電路的原因。

不適合的溫度，將引發鋰離子電池內部其他化學反應生成我們不希望看到的化合物，所

以在不少的鋰離子電池正負極之間設有保護性的溫控隔膜或電解質新增劑。在電池升溫到一

定的情況下，複合膜膜孔閉合或電解質變性，電池內阻增大直到斷路，電池不再升溫，確保

電池充電溫度正常。

而深充放能提升鋰離子電池的實際容量嗎？專家明確地告訴我，這是沒有意義的。他們

甚至說，所謂使用前三次全充放的「啟用」，在他們兩位博士的知識裡，也想不通這有什麼

必要。然而為什麼很多人深充放以後 battery information 裡標示容量會發生改變呢 ? 後

面將會提到。

鋰離子電池一般都帶有管理晶片和充電控制晶片。其中管理晶片中有一系列的暫存器，

存有容量、溫度、 id 、充電狀態、放電次數等數值。這些數值在使用中會逐漸變化。我個

人認為，使用說明中的「使用一個月左右應該全充放一次」的做法主要的作用應該就是修正

這些暫存器裡不當的值，使得電池的充電控制和標稱容量吻合電池的實際情況。

充電控制晶片主要控制電池的充電過程。鋰離子電池的充電過程分為兩個階段，恆流快

充階段（電池指示燈呈黃色時）和恆壓電流遞減階段 ( 電池指示燈呈綠色閃爍。恆流快充

階段，電池電壓逐步升高到電池的標準電壓，隨後在控制晶片下轉入恆壓階段，電壓不再升

高以確保不會過充，電流則隨著電池電量的上升逐步減弱到 0 ，而最終完成充電。

電量統計晶片通過記錄放電曲線（電壓，電流，時間）可以抽樣計算出電池的電量，這

就是我們在 battery information 裡讀到的 wh. 值。而鋰離子電池在多次使用後，放電曲

線是會改變的，如果晶片一直沒有機會再次讀出完整的一個放電曲線，其計算出來的電量也

就是不準確的。所以我們需要深充放來校準電池的晶片。

最後我對電池的保養的看法是：

1. 不必刻意保證每一次都放完電了再充；

2. 一段時間可做一次保護電路控制下的深充放以修正電池的電量統計，但這不會提高

你電池的實際容量。

3. 長期不用的電池，應放在陰涼的地方以減弱其內部自身鈍化反應的速度。

4. 保護電路也無力監控電池的自放電，長期不用的電池，應充入一定的電量以防電池

在存貯中自放電過量導致過度放電的損壞。

其實電池沒有太多要顧及的使用注意，換句話說是顧及也沒有太大用。一個電池能使用

多少次，也許差別更多的來自電池本身製造中的個體差異，而不是使用方法。選擇具有良好

5樓：晨光科力普省心購

一、發展及分類

「鋰電池」，是一類由鋰金屬或鋰合金為正/負極材料、使用非水電解質溶液的電池。

鋰電池最早期應用在心臟起搏器中。鋰電池的自放電率極低，放電電壓平緩等優點，使得植入人體的起搏器能夠長期運作而不用重新充電。鋰電池一般有高於3.

0伏的標稱電壓，更適合作積體電路電源。二氧化錳電池，就廣泛用於計算器，數碼相機、手錶中。

為了開發出效能更優異的品種，人們對各種材料進行了研究，從而製造出前所未有的產品。

2023年鋰金屬電池最早由gilbert n. lewis提出並研究。

20世紀70年代時，m. s. whittingham提出並開始研究鋰離子電池。

2023年sony成功開發鋰離子電池。它的實用化，使人們的移動**、筆記本、計算器等攜帶型電子裝置的重量和體積大大減小。

由於鋰金屬的化學特性非常活潑，使得鋰金屬的加工、儲存、使用，對環境要求非常高。隨著科學技術的發展，鋰電池已經成為了主流。

鋰電池大致可分為兩類：鋰金屬電池和鋰離子電池。

鋰離子電池不含有金屬態的鋰，並且是可以充電的。可充電電池的第五代產品鋰金屬電池在2023年誕生，其安全性、比容量、自放電率和效能**比均優於鋰離子電池。由於其自身的高技術要求限制，只有少數幾個國家的公司在生產這種鋰金屬電池。

二、工作原理

1. 鋰金屬電池

一般是使用二氧化錳為正極材料、金屬鋰或其合金金屬為負極材料、使用非水電解質溶液的電池。

放電反應：li+mno2=limno2

2.鋰離子電池：

鋰離子電池一般是使用鋰合金金屬氧化物為正極材料、石墨為負極材料、使用非水電解質的電池。

充電正極上發生的反應為

licoo2=li(1-x)coo2+xli++xe-(電子)

充電負極上發生的反應為

6c+xli++xe- = lixc6

充電電池總反應：licoo2+6c = li(1-x)coo2+lixc6

三、特徵

高能量密度鋰離子電池的重量是相同容量的鎳鎘或鎳氫電池的一半，體積是鎳鎘的20-30%，鎳氫的35-50%。

高電壓一個鋰離子電池單體的工作電壓為3.7v（平均值），相當於三個串聯的鎳鎘或鎳氫電池。

無汙染鋰離子電池不含有諸如鎘、鉛、汞之類的有害金屬物質。

不含金屬鋰鋰離子電池不含金屬鋰，因而不受飛機運輸關於禁止在客機攜帶鋰電池等規定的限制。

迴圈壽命高在正常條件下，鋰離子電池的充放電週期可超過500次，磷酸亞鐵鋰則可以達到2000次。

無記憶效應記憶效應是指鎳鎘電池在充放電迴圈過程中，電池的容量減少的現象。鋰離子電池不存在這種效應。

快速充電使用額定電壓為4.2v的恆流恆壓充電器，可以使鋰離子電池在1.5-2.5個小時內就充滿電；而新開發的磷鐵鋰電池，已經可以在35分鐘內充滿電。

三、優缺點分析

1．優點

（1）能量比較高。具有高儲存能量密度，已達到460-600wh/kg，是鉛酸電池的約6-7倍；

（2）使用壽命長，使用壽命可達到6年以上，磷酸亞鐵鋰為正極的電池1c（100%dod）充放電，有可以使用10,000次的記錄；

（3）額定電壓高（單體工作電壓為3.7v或3.2v），約等於3只鎳鎘或鎳氫充電電池的串聯電壓，便於組成電池電源組；鋰電池可以通過一種新型的鋰電池調壓器的技術，將電壓調至3.

0v，以適合小電器的使用。

（4）具備高功率承受力，其中電動汽車用的磷酸亞鐵鋰鋰離子電池可以達到15-30c充放電的能力，便於高強度的啟動加速；

（5）自放電率很低，這是該電池最突出的優越性之一，一般可做到1%/月以下，不到鎳氫電池的1/20；

（6）重量輕，相同體積下重量約為鉛酸產品的1/6-1/5；

（7）高低溫適應性強，可以在-20℃--60℃的環境下使用，經過工藝上的處理，可以在-45℃環境下使用；

（8）綠色環保，不論生產、使用和報廢，都不含有、也不產生任何鉛、汞、鎘等有毒有害重金屬元素和物質。

（9）生產基本不消耗水，對缺水的我國來說，十分有利。

比能量指的是單位重量或單位體積的能量。比能量用wh/kg或wh/l來表示。wh是能量的單位，w是瓦、h是小時；kg是千克(重量單位)，l是升（體積單位）。

2.缺點

1．鋰原電池均存在安全性差，有發生**的危險。

2．鈷酸鋰的鋰離子電池不能大電流放電，**昂貴，安全性較差。

3．鋰離子電池均需保護線路，防止電池被過充過放電。

4．生產要求條件高，成本高。

5．使用條件有限制，高低溫使用危險大。

鋰電池的工作原理

鋰電池的結構及物理原理，鋰電池的工作原理

鋰電池可以修復嗎，鋰電池能修復嗎

鋰電池充電時間問題，鋰電池充電方法

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