能源革命对外开放百家论坛之一三〇 锂离子电池(下)
来源:党委宣传部 发布时间:2019-10-10 09:40:42 阅读量:

  主讲嘉宾

  蒋尚,山西大同大学化学与环境科学学院副教授,研究方向主要有石墨烯的合成与功能化研究,高性能石墨烯复合材料的制备及其锂离子电池性能研究和超级电容器材料的研究。他通过构建新颖形貌的复合电极材料,来提高了工作电极的电化学性能,以期获得具有高能量密度和高功率密度的储能器件。曾主持山西省教育厅高等学校科技创新项目1项,主持山西大同大学博士科研启动基金1项,并参与了多个重点项目的研究。

  10核心提示锂离子电池电解质材料

  液态电解质,又称电解液,一般由高纯度的有机溶剂、电解质锂盐、主要的添加剂等原料,在一定条件下,按一定比例配制而成的。固态电解质,电解质为固体聚合物,以固体聚合物为电解质的锂离子电池称为聚合物锂离子电池。

  对于液体电解质材料而言,需要满足以下条件:

  一、在较宽的温度范围内为液体并具有较高的锂离子电导率,以满足不同条件下的应用要求;

  二、具有较好的热稳定性和化学稳定性,蒸汽压低,不易蒸发和分解,与电池体系的其他材料不发生反应;

  三、具有较宽的电化学窗口;

  四、毒性低,使用安全;

  五、制备及纯化容易,制备成本低等。

  11核心提示锂离子电池的工作原理(一)

  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”。

  12核心提示锂离子电池的工作原理(二)

  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。

  一般锂电池充电电流设定在0.2C至1C之间,电流越大,充电越快,同时电池发热也越大。而且,过大的电流充电,容量不够满,因为电池内部的电化学反应需要时间。就跟倒啤酒一样,倒太快的话会产生泡沫,反而不满。

  对电池来说,正常使用就是放电的过程。锂电池放电需要注意几点:

  第一,放电电流不能过大,过大的电流导致电池内部发热,有可能会造成永久性的损害。在手机上,这个倒是没有问题的,可以不考虑。电池放电电流越大,放电容量越小,电压下降更快。

  第二,绝对不能过放电。锂电池内部存储电能是靠电化学一种可逆的化学变化实现的,过度的放电会导致这种化学变化有不可逆的反应发生,因此锂电池最怕过放电,一旦放电电压低于2.7V,将可能导致电池报废。好在手机电池内部都已经装了保护电路,电压还没低到损坏电池的程度,保护电路就会起作用,停止放电。

  媒体链接:http://epaper.dtnews.cn/shtml/dtrb/20191010/91394.shtml

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