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              冷知識:鋰電池是如何充電的,原理是什么?

              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。我們平時用的手機幾乎都是鋰電池,目前市場上比較火的電動汽車的電源大多屬于磷酸鐵鋰電池,鋰電池是如何充電與放電的呢?

              電池充電

              首先我們來了解一下鋰電池的結構,鋰電池一般由正極、負極、電解液和隔膜構成,日常中我們常見的手機鋰電池為方形,電動汽車電池組內的電池一般為圓形,其它形狀還有疊片和卷繞型。常見手機電池上的四個觸點,除了正負極之外,剩下的觸點簡單來說就是檢測(或者說監測)手機電池的各項信息的。

              鋰電池結構

              鋰電池正極一般為一般為錳酸鋰或者鈷酸鋰,鎳鈷錳酸鋰材料,電動自行車則普遍用鎳鈷錳酸鋰(俗稱三元)或者三元+少量錳酸鋰;負極一般為活性物質石墨,或近似石墨結構的碳,正極與負極之間的隔膜為一種特殊成型的高分子薄膜,孔徑滿足良好的離子通過性,同時具有電子的絕緣性,即可以讓鋰離子自由通過,而電子不能通過。電解液在正負電極間起到運輸電荷的作用,一般為溶解有六氟磷酸鋰的碳酸酯類溶劑,聚合物的則使用凝膠狀電解液。

              鋰離子電池

              鋰電池在充電時,正極釋放鋰離子,鋰離子通過電解液穿過隔膜,運動到負極,與腹肌的電子結合在一起,此時正極發生的化學反應為LiCoO2=Li(1-x)CoO2+xLi++xe-(電子),負極發生的化學反應為6C+xLi++xe- = LixC6。鋰電池在放電時,鋰離子運動方式正好相反,鋰離子從負極進入電解液,穿過隔膜最終到達正極,而電子則由外部電路從負極到正極(電子運動方向與電流方向相反),與正極的鋰離子結合,此過程可以使鋰電池向外輸出電能。

              充電時鋰離子運動方向

              鋰電池的充電過程一般分為三個階段:涓流充電、恒流充電和恒壓充電。以手機電池為例,充電開始時內部的充電管理芯片先檢測待充電電池的電壓,如果電壓低于3V,要先進行預充電,充電電流為設定電流的1/10,電壓升到3V后,進入標準充電過程。標準充電過程為:以設定電流進行恒流充電,電池電壓升到4.20V時,改為恒壓充電,保持充電電壓為 4.20V。此時,充電電流逐漸下降,當電流下降至設定充電電流的1/10時,充電結束。一般手機充電器的輸出電壓為5V,手機內部的充電管理芯片負責將電壓降至適合手機電池的3.7V電壓。

              手機電池充電

              鋰電池能量比較高。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;使用壽命長,一般可達六年以上;具備高功率承受力;自放電率低的特點,在日常生活中的應用越來越廣。

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