鋰子電池的工作原理

鋰子電池的工作原理較為簡單，放電時，負極材料中會脫離出部分鋰離子，進入到電解質(zhì)溶液中，而在電解質(zhì)中會有等量的鋰離子嵌入到正極材料中，在外電路中，相同的時間里，電子會從負極流向正極，對用負載進行供電，供應(yīng)能量。鋰離子電池還可以進行可逆的充電過程，這發(fā)生在正負極上有電流或外電壓加載時。

鋰離子電池正極材料的特點

在鋰離子電池的首次提出以及問世后，關(guān)于正極材料的研究就一直進行著，各種成本低，性能好的新型正極材料都被廣泛研究和探討，作為鋰離子電池的正極材料，其必須滿足的幾點要求分別是：①容易合成且成本較低；②對環(huán)境污染性較??；③在與電解質(zhì)接觸時有較強的穩(wěn)定性；④需具有較強的導(dǎo)電能力；⑤當(dāng)鋰離子在電解質(zhì)中傳遞時，在正極材料的嵌入和脫出時要能夠快速的與鋰離子發(fā)生反應(yīng)；⑥必須能與鋰離子發(fā)生可逆的化學(xué)反應(yīng)；⑦必須能夠發(fā)生氧化還原反應(yīng)，含有過渡金屬元素。滿足上述要求后，關(guān)于新型正極材料的設(shè)計還要考慮的一點是嵌入式電池體系的動力學(xué)性能和熱力學(xué)性能。而關(guān)于正極材料的形貌和結(jié)構(gòu)也是設(shè)計時要考慮的因素。

材料顆粒的直徑大小、密度、形貌以及分布對電池正極的動力學(xué)有很大的影響，在電池的穩(wěn)定性、電化學(xué)性能上均扮演著重要的角色，例如，球形晶粒團聚會形成單一的尖晶石球形晶粒，這會加強電池的循環(huán)性能，顆粒直徑較小可以使化學(xué)反應(yīng)更加迅速，這是因為離子和電子在材料中的擴散路徑會隨著顆粒直徑減小而縮短，但過小的顆粒尺寸也是有相應(yīng)的缺點的，例如較低的振實密度會造成能量密度過低，熱穩(wěn)定性較差，當(dāng)電解質(zhì)中發(fā)生反應(yīng)時，反應(yīng)活性會降低。在不斷研究分析中，各類的合成方法會合成不同尺寸的材料顆粒，合適的顆粒尺寸和形貌會使鋰離子電池的性能更加優(yōu)越。