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锂离子电池的工作原理和干电池的原理

2021-06-10 ryder

锂离子电池的工作原理和干电池的原理。锂离子电池是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。干电池是一种以糊状电解液来萌生直流电的化学电池,大致上分为一次电池及二次电池两种,是日常生活之中为普遍使用,以及轻便的电池。


锂离子电池的工作原理解析


锂电池是一种充电电池,它主要依赖锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中,Li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌:充电池时,Li+从正极脱嵌,经过电解质嵌入负极,负极处于富锂状态;放电时则相反。一般采用含有锂元素的材料作为电极的电池,是现代高性能电池的代表。


锂离子电池以碳素材料为负极,以含锂的化合物作正极,没有金属锂存在,惟有锂离子,这就是锂电池。锂离子电池的充放电过程,就是锂离子的嵌入和脱嵌过程。在锂离子的嵌入和脱嵌过程中,同时伴随着与锂离子等当量电子的嵌入和脱嵌。在充放电过程中,锂离子在正、负极之间往返嵌入/脱嵌和插入/脱插,被形象地称为“摇椅电池”。


充电时正极的Li+和电解液中的Li+向负极集中,得到电子,被还原成Li镶嵌在负极的碳素材料中。放电时镶嵌在负极碳素材料中的Li失去电子,进入电解液,电解液内的Li+向正极移动。


一般锂离子电池充电电流设定在0.2C至1C之间,电流越大,充电越快,同时电池发热也越大。而且,过大的电流充电,容量不够满,因为电池内部的电化学反应需要时间。就跟倒啤酒一样,倒太快的话会萌生泡沫,反而不满。


锂离子电池的组成结构


锂电池一般蕴含三个主要成分:阳极,阴极,电解质。


阳极:在放电过程中电子通过外电路转移走,电极材料被氧化。大部分商用的电池使用基于炭/石墨的电极材料;不过金属或者合金也可以作为阳极材料。


阴极:在放电过程中,通过外电路接收电子;通常使用过渡金属氧化物或者磷化物来作为阴极材料。


电解质:电解质是一个离子导体,电子的不良导体。电解质阻隔电池的阴阳极,同时能提供电子转移的媒介。电解质一般使用一些非水的有机溶剂,里面溶解一些含Li+的盐。比如LiPF6溶解在碳酸丙烯酯中。


干电池的原理


干电池的主要工作原理就是氧化还原反应在闭合回路中实现!化学方程式为:Zn+2MnO2+2NH4Cl=ZnCl2++Mn2O3+2NH3+H2O。一般干电池大都是锰锌电池,中间是正极碳棒,外包石墨和二氧化锰的混合物,再外是一层纤维网。网上涂有很厚的电解质糊,其构成是氯化氨溶液和淀粉,另有少量防腐剂。


干电池属于化学电源中的原电池,是一种一次性电池,它碳棒以为正极,以锌筒为负极,把化学能转变为电能供给外电路。在化学反应中由于锌比锰活泼,锌失去电子被氧化,锰得到电子被还原。


干电池不仅适用于手电筒、半导体收音机、收录机、照相机、电子钟、玩具等,而且也适用于国防、科研、电信、航海、航空、医学等国民经济中的各个范畴,十分好用。


以上就是锂离子电池的工作原理和干电池的原理。锂电池是一种可充电二次电池,锂离子电池的正极材料、负极材料、电解质、隔膜被称为锂离子电池的四个最核心材料。正负极材料主要功能是使锂离子较自由的脱出/嵌入,从而实现充放电功能。

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