锂离子电池的工作原理如图1所示,以石墨为负极、LiCoO2为正极。充电时,锂离子从正极材料中脱出,在电化学势梯度的驱使下经过电解液向负极迁移,电荷平衡要求等量的电子在外电路下从正极流向负极,到达负极后得到电子的锂离子再嵌入到负极材料晶格中;放电时则以相反过程进行,即锂离子离开负极晶格,嵌入正极重新形成LiCoO2。
充放电过程反应式为:
正极反应:LiCoO2 ? Li1-xCoO2+xe+xLi+
负极反应:xLi++xe+nC ? LixCn
电池反应:LiCoO2 +nC ? Li1-xCoO2+LixCn
锂离子电池的工作原理除了“氧化-还原”以外,还基于电化学嵌入-脱出反应,即锂离子电池在充放电过程中,锂以离子形式(Li+)作为能量交换的载体,通过电解液,利用锂离子的嵌入和脱出,在正负极之间摇摆,达到能量交换的目的。与其他电池相比,锂离子电池具有能量密度高、平均输出电压高、充电***、自放电效率低、安全性能好、循环和使用寿命长等优点。
锂离子的工作状态及效率
放电
初次充放电,如果时间能较长(一般3--4小时足够),那么可以使电极尽可能多的达到高氧化态(充足电),放电(或使用)时则强制放到规定的电压、或直至自动关机,如此能激开电池使用容量。
但在锂离子电池的平常使用中,不需要如此操作,可以随时根据需要充电,充电时既不必要一定充满电为止,也不需要先放电。象初次充放电那样的操作,只需要每隔3--4个月进行连续的1--2次即可。
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