鋰子電池的工作原理

鋰子電池的工作原理較為簡單，放電時，負(fù)極材料中會脫離出部分鋰離子，進(jìn)入到電解質(zhì)溶液中，而在電解質(zhì)中會有等量的鋰離子嵌入到正極材料中，在外電路中，相同的時間里，電子會從負(fù)極流向正極，對用負(fù)載進(jìn)行供電，供應(yīng)能量。鋰離子電池還可以進(jìn)行可逆的充電過程，這發(fā)生在正負(fù)極上有電流或外電壓加載時。

鋰離子電池正極材料的特點

在鋰離子電池的首次提出以及問世后，關(guān)于正極材料的研究就一直進(jìn)行著，各種成本低，性能好的新型正極材料都被廣泛研究和探討，作為鋰離子電池的正極材料，其必須滿足的幾點要求分別是：①容易合成且成本較低；②對環(huán)境污染性較小；③在與電解質(zhì)接觸時有較強(qiáng)的穩(wěn)定性；④需具有較強(qiáng)的導(dǎo)電能力；⑤當(dāng)鋰離子在電解質(zhì)中傳遞時，在正極材料的嵌入和脫出時要能夠快速的與鋰離子發(fā)生反應(yīng)；⑥必須能與鋰離子發(fā)生可逆的化學(xué)反應(yīng)；⑦必須能夠發(fā)生氧化還原反應(yīng)，含有過渡金屬元素。滿足上述要求后，關(guān)于新型正極材料的設(shè)計還要考慮的一點是嵌入式電池體系的動力學(xué)性能和熱力學(xué)性能。而關(guān)于正極材料的形貌和結(jié)構(gòu)也是設(shè)計時要考慮的因素。

材料顆粒的直徑大小、密度、形貌以及分布對電池正極的動力學(xué)有很大的影響，在電池的穩(wěn)定性、電化學(xué)性能上均扮演著重要的角色，例如，球形晶粒團(tuán)聚會形成單一的尖晶石球形晶粒，這會加強(qiáng)電池的循環(huán)性能，顆粒直徑較小可以使化學(xué)反應(yīng)更加迅速，這是因為離子和電子在材料中的擴(kuò)散路徑會隨著顆粒直徑減小而縮短，但過小的顆粒尺寸也是有相應(yīng)的缺點的，例如較低的振實密度會造成能量密度過低，熱穩(wěn)定性較差，當(dāng)電解質(zhì)中發(fā)生反應(yīng)時，反應(yīng)活性會降低。在不斷研究分析中，各類的合成方法會合成不同尺寸的材料顆粒，合適的顆粒尺寸和形貌會使鋰離子電池的性能更加優(yōu)越。