锂电池是怎样的(什么是锂电池)
问题1:什么是“锂电池”?
答:锂电池是一种以锂金属或锂合金为正负极材料,非水性电解质溶液的电池。
金属锂电池是由Gilbert N. Lewis提出。20世纪70年代,M.S.Whittingham提出并开始研究锂离子电池。由于锂金属的化学性质非常活跃,因此锂金属的加工、保存和使用对环境有着非常高的要求。随着科学技术的发展,锂电池已成为主流。
根据近年来的主流观点,锂电池可分为两类:锂金属电池和锂离子电池。锂离子电池不含金属锂,可以充电。锂金属电池是第五代可充电电池,诞生于1996年。其安全性、比容量、自放电率和性价比均优于锂离子电池。可以形象地说,锂离子电池是锂金属电池的2.0升级版。
问题2:它是如何工作的?
答:锂金属电池:一般是使用二氧化锰为正极材料、金属锂或其合金金属为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。
放电反应:Li MnO2=LiMnO2
锂离子电池: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。
充电正极上发生的反应为
LiCoO2=Li(1-x)CoO2 xLi xe-(电子)
充电负极上发生的反应为
6C xLi xe- = LixC6
充电电池总反应:LiCoO2 6C = Li(1-x)CoO2 Lix
正极材料:可选的正极材料很多,目前市场常见的正极活性材料如下表所示:
正极反应:放电时锂离子嵌入,充电时锂离子脱嵌入。 充电时:LiFePO4 → Li1-xFePO4 xLi xe-放电时:Li1-xFePO4 xLi xe- → LiFePO4。
负极材料:多采用石墨。另外锂金属、锂合金、硅碳负极、氧化物负极材料等也可用于负极。
负极反应:放电时锂离子脱嵌,充电时锂离子嵌入。
充电时:xLi xe- 6C → LixC6
放电时:LixC6→ xLi xe- 6C
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