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锂电池是如何充电的,原理是什么?

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2021/01/26
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【摘要】:
锂离子电池一般是使用锂合金金属氧化物为正极材料、石墨为负极材料、使用非水电解质的电池。我们平时用的手机几乎都是锂电池,目前市场上比较火的电动汽车的电源大多属于磷酸铁锂电池,锂电池是如何充电与放电的呢? 首先我们来了解一下锂电池的结构,锂电池一般由正极、负极、电解液和隔膜构成,日常中我们常见的手机锂电池为方形,电动汽车电池组内的电池一般为圆形,其它形状还有叠片和卷绕型。常见手机电池上的四个触点,除了

锂离子电池一般是使用锂合金金属氧化物为正极材料、石墨为负极材料、使用非水电解质的电池。我们平时用的手机几乎都是锂电池,目前市场上比较火的电动汽车的电源大多属于磷酸铁锂电池,锂电池是如何充电与放电的呢?

 

首先我们来了解一下锂电池的结构,锂电池一般由正极、负极、电解液和隔膜构成,日常中我们常见的手机锂电池为方形,电动汽车电池组内的电池一般为圆形,其它形状还有叠片和卷绕型。常见手机电池上的四个触点,除了正负极之外,剩下的触点简单来说就是检测(或者说监测)手机电池的各项信息的。

 

锂电池正极一般为一般为锰酸锂或者钴酸锂,镍钴锰酸锂材料,电动自行车则普遍用镍钴锰酸锂(俗称三元)或者三元+少量锰酸锂;负极一般为活性物质石墨,或近似石墨结构的碳,正极与负极之间的隔膜为一种特殊成型的高分子薄膜,孔径满足良好的离子通过性,同时具有电子的绝缘性,即可以让锂离子自由通过,而电子不能通过。电解液在正负电极间起到运输电荷的作用,一般为溶解有六氟磷酸锂的碳酸酯类溶剂,聚合物的则使用凝胶状电解液。

 

锂电池在充电时,正极释放锂离子,锂离子通过电解液穿过隔膜,运动到负极,与腹肌的电子结合在一起,此时正极发生的化学反应为LiCoO2=Li(1-x)CoO2+xLi++xe-(电子),负极发生的化学反应为6C+xLi++xe- = LixC6。锂电池在放电时,锂离子运动方式正好相反,锂离子从负极进入电解液,穿过隔膜最终到达正极,而电子则由外部电路从负极到正极(电子运动方向与电流方向相反),与正极的锂离子结合,此过程可以使锂电池向外输出电能。

 

锂电池的充电过程一般分为三个阶段:涓流充电、恒流充电和恒压充电。以手机电池为例,充电开始时内部的充电管理芯片先检测待充电电池的电压,如果电压低于3V,要先进行预充电,充电电流为设定电流的1/10,电压升到3V后,进入标准充电过程。标准充电过程为:以设定电流进行恒流充电,电池电压升到4.20V时,改为恒压充电,保持充电电压为 4.20V。此时,充电电流逐渐下降,当电流下降至设定充电电流的1/10时,充电结束。一般手机充电器的输出电压为5V,手机内部的充电管理芯片负责将电压降至适合手机电池的3.7V电压。

 

锂电池能量比较高。具有高储存能量密度,已达到460-600Wh/kg,是铅酸电池的约6-7倍;使用寿命长,一般可达六年以上;具备高功率承受力;自放电率低的特点,在日常生活中的应用越来越广。

信息来源:书香杂货店

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