锂离子电池的基础知识介绍

1、锂离子电池基础知识介绍Department : R&DPrepared by : Stony WangDate: Jun. 7th 20142022/9/20锂离子电池基础知识介绍基本工作原理正负极材料理论克容量的基本计算常见的正负极材料电解液隔离膜3C电池的相关要求面临的一些挑战致谢纲要2022/9/20基本原理之氧化还原反应定义氧化还原反应涉及到氧化反应和还原反应两个方面，同时伴随着电子的转移如：Zn+CuSO4=Cu+ZnSO4氧化反应失电子还原反应得电子半反应，任何氧化还原反应都存在两个半反应.氧化反应失电子如: 2H2 -4e = 4H+ 还原反应得电子如: O2 + 4H+ + 4

2、e-= 2H2O 氧化还原反应必须同时存在，不能单独存在。2022/9/20化学反应=化学电池-受控化学反应 第一步: 2H2 = 4H+ + 4e第二步: O2 + 4H+ + 4e-= 2H2O 电荷为什么会移动?化学势差 水会自动从高处往 低处流化学电池的工作原理2022/9/20主要素有: 正极、负极、电解液 隔离膜、引线、外包装 电池的能量 电池能量=化学势差*电量 化学势差-决定于正负极材料的化学势 电量-决定于正负极能移动电子总量化学电池之能量与要素2022/9/20电池能量=化学势差*电量1990年,Sony公司推出锂离子电池的选择和诞生2022/9/20“Rocking ch

3、air battery”锂离子电池的工作原理2022/9/20正负极材料理论克容量的基本计算几个重要的物理化学常数 NA=6.022*1023个e/mol e=1.60217610-19 C F=NA*e=6.022*1023*1.60217610-19=96500C/mol推演过程 1mAh=1*10-3A*3600S=3.6C 1mol 电子电量是多少mAh? 96500C/mol/3.6C=26.8mAh 正负材料分子量为M（g/mol)，由此可知该材料1mol 能转移多少电子。 计算公为：26800/M= ？mAh/g LiCoO2? LiFePO4 ?LiMn2O4 ?Li4Ti5O

4、12 ?Li Ni Co MnO2?2022/9/20锂离子电池、镍氢和镍隔电池的比较2022/9/20常用正极材料2022/9/20其它正极材料2022/9/20钴酸锂材料的充放电曲线2022/9/20REC主要阴极材料2022/9/20负极材料锂离子电池负极材料2022/9/20商品化的碳负极2022/9/20碳负极表面的SEI2022/9/20负极石墨的充放电曲线2022/9/20电解液2022/9/20添加剂2022/9/20隔离膜 作用 防止阴阳极接触，造成短路 关心的参数 强度 孔隙率、电解液的浸润性等 常用隔离膜的形貌三层膜单层膜2022/9/203C电池的相关要求 GB18287-2000 IEC62133 JIS C 8714 UL UN38.3 IEEE-1725 详细要求请参见相关标准2022/9/20面临的一些挑战 安全问题 过充的安全 内部短路的控制 电池热稳定性 能量