鉅大LARGE | 點擊量：245次 | 2024年01月03日
簡述鋰電池基本工作原理和結構
電池的基本原理：正極發生還原反應，得電子;負極發生氧化反應，失電子。電子經過負載，由負極流向正極，形成方向從正極到負極的電流。
1個(+1)價鋰離子<------(1-x)個(+1/(1-x))價鋰離子+x個(+1)價鋰離子+x個電子
令x=0.5，得：
1個(+1)價鋰離子<------0.5個(+2)價鋰離子+0.5個(+1)價鋰離子+0.5個電子
兩邊乘以2，得：
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
2個(+1)價鋰離子<------1個(+2)價鋰離子+1個(+1)價鋰離子+1個電子
再簡化：
1個(+1)價鋰離子<------1個(+2)價鋰離子+1個電子
這個公式其實是描述整體反應，而不是描述單個個體反應的。用簡單的話來說就是：
正極的(+1/(1-x))價(其中，0
負極的鋰原子失去電子，被氧化為(+1)價鋰離子，電子從負極流入負載回路，鋰離子通過電解質流向正極;
又回到電池基本原理了吧。正極的核心是(+1/(1-x))價鋰離子，負極核心是鋰原子，兩者反應生成(+1)價鋰原子，氧化還原反應中的電子流動形成電流。
在現實中制作電池時，總要物質來承載正極的鋰離子和負極的鋰原子，就好像貨物總是要貨架的。那么鋰離子的貨架就是鈷酸根離子，與鋰離子共同構成正極;負極的鋰原子則由帶孔石墨等材料構成，不至于反應后，把負極反應沒了。正極和負極之間是電解質和隔膜，既用于鋰離子流動，也用于隔離正負極，防止內部短路。
為何要講鋰離子電池的基本工作原理和結構?后面談鋰離子電池充電、放電截至電壓和過充、過放的危害時會用到。
鋰離子電池特性
用戶最關心的鋰離子電池的特性是電容量，比如常說的2000mAh，指的是在鋰離子電池在正常工作情況下所能放出的電荷數。我們看一份鋰離子電池的規格說明書：
這塊電池比較重要的幾個參數：
容量：2500mAh
充電截止電壓：4.2V
放電截止電壓：2.5V
最大充電電流：4000mA
最大放電電流：20000mA
總之都是圍繞電池容量和充放電來考慮的。電池容量取決于負極能放出多少電子以及正極能吸收多少電子。
為何會有充電截止電壓呢，換句話來說，過壓充電后會有什么問題?在前面描述鋰離子電池結構時提到，負極是由石墨和鋰原子組成的，其實鋰并不是以原子形態存在的，而是以鋰離子形態和石墨共存的。過壓充電后，鋰離子會析出為晶體狀鋰，無法參與充放電，導致電池容量減少。
為何會有放電截至電壓呢，換句話說，放電過度后會有什么問題?過度放電后，負極中的鋰離子大量流向正極，導致石墨空虛，部分區域發生坍塌，無法再存放鋰離子，也會導致電池容量減少。
具體到一個鋰離子電池，它的容量在不同放電電流和溫度下也是不同的，且隨充放電周期數增多而減少。
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