鋰離子電池的內(nèi)部組成結(jié)構(gòu)是什么樣？

從鋰離子電池結(jié)構(gòu)來說，重要分為以下五個(gè)部分組成：

1、正極資料：電極電勢(shì)較高、結(jié)構(gòu)安穩(wěn)的具有嵌鋰才能的層狀或尖晶石結(jié)構(gòu)的過渡金屬氧化物或聚陰離子型化合物，如鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰、三元資料等。

2、負(fù)極資料：電位挨近鋰電位、結(jié)構(gòu)安穩(wěn)的并可許多儲(chǔ)鋰的層狀石墨、金屬單質(zhì)及金屬氧化物，如石墨、中心相碳微球、鈦酸鋰等。

3、電解液：溶有電解質(zhì)鋰鹽的有機(jī)溶劑，供給鋰離子，電解質(zhì)鋰鹽有LiPF6、LiClO4、LiBF4等，有機(jī)溶劑重要由碳酸二乙酯(DEC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸乙烯酯(EC)、二甲酯(DMC)等其中的一種或幾種混合組成。

4、隔閡：置于正負(fù)極之間，防止正負(fù)極直接接觸，且答應(yīng)Li+離子經(jīng)過的聚烯微多孔膜，如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)，或它們復(fù)合膜，PP/PE/PP三層隔閡。

5、外殼：電池封裝，主要有鋁殼、蓋板、極耳、絕緣片等。

正極蓋在電池上端凸起的部分，內(nèi)部與正極相連，標(biāo)識(shí)電池的正極。

電池殼采用鍍鎳鋼的電池殼，用途是保證電池內(nèi)部的活性物質(zhì)不與外界直接接觸，另外它與負(fù)極相連，起負(fù)極集流用途。

電池貼標(biāo)一種包裝印刷塑料套，用來標(biāo)識(shí)電池的種類和型號(hào)及其他信息。

隔膜一種隔開正負(fù)極活性物質(zhì)，保持電液的材料;電解液在鋰錳一次電池中用來傳遞離子的高氯酸鋰有機(jī)物電解液。

正極在鋰錳一次電池中，正極物質(zhì)是二氧化錳

我們?nèi)粘Ｊ褂玫氖謾C(jī)和筆記本電池其實(shí)是鋰離子電池，鋰系電池分為鋰電池和鋰離子電池，但大家俗稱為鋰電池。真正的鋰電池由于危險(xiǎn)性大，很少應(yīng)用于日常電子產(chǎn)品。今天用圖片的方式詳解鋰電池工作原理和結(jié)構(gòu)，讓大家全方位的了解鋰電池。

一、鋰電池結(jié)構(gòu)示意圖

了解鋰電池工作原理之前，先大概了解下鋰電池的組成部分，如下示意圖：

鋰電池結(jié)構(gòu)示意圖

鋰離子電池電池組成部分如下：

(1)正極——活性物質(zhì)一般為錳酸鋰或者鈷酸鋰，鎳鈷錳酸鋰材料，電動(dòng)自行車則普遍用鎳鈷錳酸鋰(俗稱三元)或者三元+少量錳酸鋰，純的錳酸鋰和磷酸鐵鋰則由于體積大、性能不好或成本高而逐漸淡出。導(dǎo)電極流體使用厚度10--20微米的電解鋁箔。

(2)隔膜——種經(jīng)特殊成型的高分子薄膜，薄膜有微孔結(jié)構(gòu)，可以讓鋰離子自由通過，而電子不能通過。

(3)負(fù)極——活性物質(zhì)為石墨，或近似石墨結(jié)構(gòu)的碳，導(dǎo)電集流體使用厚度7-15微米的電解銅箔。

(4)有機(jī)電解液——溶解有六氟磷酸鋰的碳酸酯類溶劑，聚合物的則使用凝膠狀電解液。

(5)電池外殼——分為鋼殼(方型很少使用)、鋁殼、鍍鎳鐵殼(圓柱電池使用)、鋁塑膜(軟包裝)等，還有電池的蓋帽，也是電池的正負(fù)極引出端。

二、鋰電池工作原理圖解

下面從鋰電池充電過程、放電過程和電池保護(hù)板三大部分給大家介紹其工作原理：

1、鋰電池充電過程

鋰電池工作原理

電池的正極由鋰離子生成，生成的鋰離子從正極“跳進(jìn)”電解液里，通過電解液“爬過”隔膜上彎彎曲曲的小洞，運(yùn)動(dòng)到負(fù)極，與早就通過外部電路跑到負(fù)極的電子結(jié)合在一起。

●正極上發(fā)生的反應(yīng)為：LiCoO2==充電==Li1-xCoO2+Xli++Xe(電子)

●負(fù)極上發(fā)生的反應(yīng)為：6C+XLi++Xe=====LixC6

在充電的過程中，Li+從正極LiCoO2中脫出，進(jìn)入電解液，在充電器附加的外電場(chǎng)作用下向負(fù)極移動(dòng)，依次進(jìn)入石墨或焦炭C組成的負(fù)極，在負(fù)極形成LiC化合物。

2、鋰電池放電過程

放電時(shí)電子和Li+都是同時(shí)行動(dòng)的，方向相同但路徑不同，電子從負(fù)極通過外部電路跑到正極;鋰離子Li+從負(fù)極“跳進(jìn)”電解液里，“爬過”隔膜上彎彎曲曲的小洞，“游泳”到達(dá)正極，與早就跑過來的電子結(jié)合在一起。我們通常所說的電池容量指的就是放電容量。

3、電池保護(hù)板

顧名思義，電池保護(hù)板主要是針對(duì)可充電電池(一般指鋰電池)起保護(hù)作用的集成電路板。鋰電池(可充型)之所以需要保護(hù)，是由于鋰電池本身的材料決定了它不能被過充、過放、過流、短路及超高溫充放電，因此鋰電池總會(huì)有保護(hù)板和一片電流保險(xiǎn)器出現(xiàn)。

下圖為電池板保護(hù)電路。PTC：正溫度系數(shù)熱敏電阻;NTC：負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻，在環(huán)境溫度升高時(shí)，其阻值降低，使用電設(shè)備或充電設(shè)備能夠及時(shí)反應(yīng)，控制內(nèi)部中斷而停止充放電;U1為電路保護(hù)芯片，U2為兩個(gè)反接的MOSFET開關(guān)。

正常狀態(tài)下電池板U1的CO和DO都輸出高電壓，兩個(gè)MOSFET都處于打開狀態(tài)，電池可以自由充放電。

充電保護(hù)簡(jiǎn)化原理圖

過充電保護(hù)：當(dāng)U1檢測(cè)到電池電壓達(dá)到過充保護(hù)門限，CO管腳輸出低電平，MOS管開關(guān)2由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為關(guān)閉，充電回路關(guān)斷，充電器無(wú)法再對(duì)電池充電，從而實(shí)現(xiàn)過充保護(hù)。

過放電保護(hù)：在電池放電過程中，當(dāng)U1檢測(cè)到電池電壓低于過放保護(hù)門限時(shí)，DO腳由高電平轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娖剑琈OS管開關(guān)1關(guān)閉，使電池?zé)o法再放電;過放電保護(hù)狀態(tài)下電池電壓不能再降低，要求保護(hù)電路的電流極小，控制電路進(jìn)入低功耗。

過流保護(hù)：正常情況下，電池對(duì)負(fù)載進(jìn)行放電，電流經(jīng)過兩個(gè)串聯(lián)的MOS管開關(guān)，VM管腳檢測(cè)到兩個(gè)MOS管的壓降電壓為U。若負(fù)載因某種原因?qū)е耈異常，使回路電流增大，當(dāng)U大于一定值時(shí)，DO管腳由高電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗妷?，MOS管開關(guān)1關(guān)閉，從而使放電回路電流為零，達(dá)到過電流保護(hù)作用。

一、鋰離子電池簡(jiǎn)介

鋰離子電池是指Li+嵌入化合物為正、負(fù)極的二次電池;

正極采用 鋰化合物L(fēng)iCoO2、LiXNiO2、LiXMnO2、LiFePO4和三元復(fù)合材料，

負(fù)極采用鋰-碳層間化合物-LiXC6

在充電過程中，LI+在兩個(gè)電極之間往返嵌入和脫嵌，被形象稱為“搖椅電池”

充電時(shí);Li+從正極脫落，經(jīng)過電解質(zhì)嵌入負(fù)極，負(fù)極處于富鋰狀態(tài)，放電時(shí)側(cè)相反。

二、鋰離子電池結(jié)構(gòu)

正極：活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑、溶劑、粘合劑、基體;

負(fù)極：活性物質(zhì)(石墨、MCMB、CMS)、溶劑、粘合劑、基體、隔膜、電解液;

外殼五金件：鋼殼、鋁殼、蓋板、極耳、絕緣片、絕緣膠帶;

1、鋰離子電池結(jié)構(gòu)-正極

電池放電時(shí)從外電路獲得電子的電極，此時(shí)電極發(fā)生還原反應(yīng)，通常是電位高的電極，鋰離子電池中的鈷酸鋰、錳酸鋰電極等;

2、鋰離子電池結(jié)構(gòu)-負(fù)極

電池放電時(shí)從外電路輸送電子的電極，此時(shí)電極發(fā)生氧化反應(yīng)，通常是電位低的電極，鋰離子電池中的石墨電極;

3、鋰電池結(jié)構(gòu)-隔膜

隔膜-是放置于兩極之間;作為隔離電極的裝置;用于避免電池兩極上的活性物質(zhì)直接接觸而造成電池內(nèi)部的短路，但隔膜仍需能讓帶電離子通過;已形成通路;

隔膜要求：

離子透過 度大，

機(jī)械性強(qiáng)度適當(dāng)

本身為絕緣體

不與電解液及電池級(jí)發(fā)生反應(yīng)