鋰電池的工作原理和干電池的原理
來源:存能電氣 日期:2019-06-10 09:46 瀏覽量:次
鋰電池的工作原理和干電池的原理。鋰電池是一類由鋰金屬或鋰合金為負(fù)極材料、使用非水電解質(zhì)溶液的電池。干電池是一種以糊狀電解液來產(chǎn)生直流電的化學(xué)電池,大致上分為一次電池及二次電池兩種,是日常生活之中為普遍使用,以及輕便的電池。
鋰電池的工作原理介紹
鋰離子電池是一種充電電池,它主要依靠鋰離子在正極和負(fù)極之間移動來工作。在充放電過程中,Li+在兩個電極之間往返嵌入和脫嵌:充電池時,Li+從正極脫嵌,經(jīng)過電解質(zhì)嵌入負(fù)極,負(fù)極處于富鋰狀態(tài);放電時則相反。一般采用含有鋰元素的材料作為電極的電池,是現(xiàn)代高性能電池的代表。
鋰電池以碳素材料為負(fù)極,以含鋰的化合物作正極,沒有金屬鋰存在,只有鋰離子,這就是鋰離子電池。鋰電池的充放電過程,就是鋰離子的嵌入和脫嵌過程。在鋰離子的嵌入和脫嵌過程中,同時伴隨著與鋰離子等當(dāng)量電子的嵌入和脫嵌。在充放電過程中,鋰離子在正、負(fù)極之間往返嵌入/脫嵌和插入/脫插,被形象地稱為“搖椅電池”。
充電時正極的Li+和電解液中的Li+向負(fù)極聚集,得到電子,被還原成Li鑲嵌在負(fù)極的碳素材料中。放電時鑲嵌在負(fù)極碳素材料中的Li失去電子,進(jìn)入電解液,電解液內(nèi)的Li+向正極移動。
一般鋰電池充電電流設(shè)定在0.2C至1C之間,電流越大,充電越快,同時電池發(fā)熱也越大。而且,過大的電流充電,容量不夠滿,因為電池內(nèi)部的電化學(xué)反應(yīng)需要時間。就跟倒啤酒一樣,倒太快的話會產(chǎn)生泡沫,反而不滿。
鋰電池的組成結(jié)構(gòu)
鋰離子電池一般包含三個主要成分:陽極,陰極,電解質(zhì)。
陽極:在放電過程中電子通過外電路轉(zhuǎn)移走,電極材料被氧化。大部分商用的電池使用基于炭/石墨的電極材料;不過金屬或者合金也可以作為陽極材料。
陰極:在放電過程中,通過外電路接收電子;通常使用過渡金屬氧化物或者磷化物來作為陰極材料。
電解質(zhì):電解質(zhì)是一個離子導(dǎo)體,電子的不良導(dǎo)體。電解質(zhì)阻隔電池的陰陽極,同時能提供電子轉(zhuǎn)移的媒介。電解質(zhì)一般使用一些非水的有機(jī)溶劑,里面溶解一些含Li+的鹽。比如LiPF6溶解在碳酸丙烯酯中。
干電池的原理
干電池的主要工作原理就是氧化還原反應(yīng)在閉合回路中實現(xiàn)!化學(xué)方程式為:Zn+2MnO2+2NH4Cl=ZnCl2++Mn2O3+2NH3+H2O。普通干電池大都是錳鋅電池,中間是正極碳棒,外包石墨和二氧化錳的混合物,再外是一層纖維網(wǎng)。網(wǎng)上涂有很厚的電解質(zhì)糊,其構(gòu)成是氯化氨溶液和淀粉,另有少量防腐劑。
干電池屬于化學(xué)電源中的原電池,是一種一次性電池,它碳棒以為正極,以鋅筒為負(fù)極,把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芄┙o外電路。在化學(xué)反應(yīng)中由于鋅比錳活潑,鋅失去電子被氧化,錳得到電子被還原。
干電池不僅適用于手電筒、半導(dǎo)體收音機(jī)、收錄機(jī)、照相機(jī)、電子鐘、玩具等,而且也適用于國防、科研、電信、航海、航空、醫(yī)學(xué)等國民經(jīng)濟(jì)中的各個領(lǐng)域,十分好用。
以上就是鋰電池的工作原理和干電池的原理。鋰離子電池是一種可充電二次電池,鋰電池的正極材料、負(fù)極材料、電解質(zhì)、隔膜被稱為鋰電池的四個最核心材料。正負(fù)極材料主要功能是使鋰離子較自由的脫出/嵌入,從而實現(xiàn)充放電功能。
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