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筆記本電池在鋰離子電池的 正極材料通 常有鋰 的活性化合物組成,負(fù)極則是特殊分子結(jié)構(gòu)的碳。常見的正極材料 主要成分為L(zhǎng)iCoO2,充電時(shí),加在電池兩極的電勢(shì)迫使正極的化合物釋出 鋰離子,嵌入負(fù)極分子排列 呈片層結(jié)構(gòu)的碳中。放 電時(shí) ,鋰離子則從片層結(jié)構(gòu)的碳中析出 ,重新和正極的化合物結(jié)合。鋰離子的移動(dòng)產(chǎn)生了電流。
化學(xué)反應(yīng) 原理雖然 很簡(jiǎn)單,然而在實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)中,需要考慮的實(shí)際問題要多得多:正極 的材料需要添加劑來保持多次充放的活性,負(fù)極的材料需要在分子結(jié)構(gòu)級(jí)去設(shè)計(jì)以 容納更多的鋰離子;填充在正負(fù)極之間的電解液,除了保持穩(wěn)定,還需 要具有良好導(dǎo)電性 ,減小電池內(nèi)阻。
雖 然 鋰離子電池很少有鎳鎘電池的記憶效應(yīng),記憶效應(yīng)的原理是結(jié)晶化,在鋰電池中幾乎不會(huì)產(chǎn)生這種 反應(yīng)。但是,鋰離子電池在 多次充放 后容量仍然會(huì)下降,其原因是復(fù)雜而多 樣的。主要 是正 負(fù)極材 料本身的變化,從分子層面來看,正負(fù)極上容納鋰離子的空穴結(jié)構(gòu)會(huì)逐漸塌陷、堵塞;從化學(xué)角度來看,是正負(fù)極材料活性鈍化,出現(xiàn)副反應(yīng)生成穩(wěn) 定的其他化合物。物理上還會(huì)出現(xiàn)正極材料逐漸剝落等情況,總之 最終降低 了電池中可以自由在充放電過程中移動(dòng)的鋰離子數(shù)目。
過 度 充電和過度放電,將對(duì)鋰離子電池 的正 負(fù)極造成{yj}的損壞,從分子層面看,可以直觀的理解,過 度放電將導(dǎo)致 負(fù)極碳過度釋出鋰離子而使得其片層結(jié)構(gòu)出現(xiàn)塌陷,過度充電將把太多的鋰 離子硬塞 進(jìn)負(fù)極碳結(jié)構(gòu)里去,而使得其中一些鋰 離子再也無法 釋放出來。這也是鋰離子電池為什么通常配有充放電的控制電路的原因。
不適合的溫度,將引發(fā)鋰離子電池內(nèi)部其他化學(xué)反應(yīng)生成我們不希望看到的化合物,所以在不少的鋰離子電池正負(fù)極之間設(shè)有保護(hù)性的溫控隔膜或電解質(zhì)添加劑。在電池升溫到一定的情況下,復(fù)合膜膜孔閉合或電解質(zhì)變性,電池內(nèi)阻增大直到斷路,電池不再升溫,確保電池充電溫度正常。
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