能源革命對外開放百家論壇之一三〇 鋰離子電池(下)
來源:黨委宣傳部 發布時間:2019-10-10 09:40:42 閱讀量:

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主講嘉賓
  蔣尚,山西大同大學化學與環境科學學院副教授,研究方向主要有石墨烯的合成與功能化研究,高性能石墨烯復合材料的制備及其鋰離子電池性能研究和超級電容器材料的研究。他通過構建新穎形貌的復合電極材料,來提高了工作電極的電化學性能,以期獲得具有高能量密度和高功率密度的儲能器件。曾主持山西省教育廳高等學校科技創新項目1項,主持山西大同大學博士科研啟動基金1項,并參與了多個重點項目的研究。
10 核心提示鋰離子電池電解質材料
  液態電解質,又稱電解液,一般由高純度的有機溶劑、電解質鋰鹽、主要的添加劑等原料,在一定條件下,按一定比例配制而成的。固態電解質,電解質為固體聚合物,以固體聚合物為電解質的鋰離子電池稱為聚合物鋰離子電池。
  對于液體電解質材料而言,需要滿足以下條件:
  一、在較寬的溫度范圍內為液體并具有較高的鋰離子電導率,以滿足不同條件下的應用要求;
  二、具有較好的熱穩定性和化學穩定性,蒸汽壓低,不易蒸發和分解,與電池體系的其他材料不發生反應;
  三、具有較寬的電化學窗口;
  四、毒性低,使用安全;
  五、制備及純化容易,制備成本低等。
11 核心提示
鋰離子電池的工作原理(一)
  鋰離子電池以碳素材料為負極,以含鋰的化合物作正極,沒有金屬鋰存在,只有鋰離子,這就是鋰離子電池。
  鋰離子電池是指以鋰離子嵌入化合物為正極材料電池的總稱。鋰離子電池的充放電過程,就是鋰離子的嵌入和脫嵌過程。在鋰離子的嵌入和脫嵌過程中,同時伴隨著與鋰離子等當量電子的嵌入和脫嵌(習慣上正極用嵌入或脫嵌表示,而負極用插入或脫插表示)。在充放電過程中,鋰離子在正、負極之間往返嵌入/脫嵌和插入/脫插,被形象地稱為“搖椅電池”。
12 核心提示
鋰離子電池的工作原理(二)
  當對電池進行充電時,電池的正極上有鋰離子生成,生成的鋰離子經過電解液運動到負極。而作為負極的碳呈層狀結構,它有很多微孔,達到負極的鋰離子就嵌入到碳層的微孔中,嵌入的鋰離子越多,充電容量越高。同樣,當對電池進行放電時(即我們使用電池的過程),嵌在負極碳層中的鋰離子脫出,又運動回正極。回正極的鋰離子越多,放電容量越高。
  一般鋰電池充電電流設定在0.2C至1C之間,電流越大,充電越快,同時電池發熱也越大。而且,過大的電流充電,容量不夠滿,因為電池內部的電化學反應需要時間。就跟倒啤酒一樣,倒太快的話會產生泡沫,反而不滿。
  對電池來說,正常使用就是放電的過程。鋰電池放電需要注意幾點:
  第一,放電電流不能過大,過大的電流導致電池內部發熱,有可能會造成永久性的損害。在手機上,這個倒是沒有問題的,可以不考慮。電池放電電流越大,放電容量越小,電壓下降更快。
  第二,絕對不能過放電。鋰電池內部存儲電能是靠電化學一種可逆的化學變化實現的,過度的放電會導致這種化學變化有不可逆的反應發生,因此鋰電池最怕過放電,一旦放電電壓低于2.7V,將可能導致電池報廢。好在手機電池內部都已經裝了保護電路,電壓還沒低到損壞電池的程度,保護電路就會起作用,停止放電。

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