你知道為什么鋰離子電池的最高電壓低于4.2V嗎？

隨著社會(huì)的快速發(fā)展，我們的鋰電池也在快速發(fā)展，那么你知道鋰電池的電壓的詳細(xì)資料解析嗎?接下來讓小編帶領(lǐng)大家來詳細(xì)地了解有關(guān)的知識(shí)。表示鋰離子電池儲(chǔ)能尺寸的參數(shù)是能量密度，大約等于電壓與鋰電池容量的乘積。為了有效地增加鋰電池的存儲(chǔ)容量，人們通常使用增加電池容量的方法來實(shí)現(xiàn)其目標(biāo)。
然而，由于所使用的原材料的性質(zhì)，容量的增加總是受到限制，因此增加電壓值成為增加鋰電池的存儲(chǔ)容量的另一種方式。眾所周知，鋰電池的標(biāo)稱電壓為3.6V或3.7V，最大電壓為4.2V。那么，為什么鋰電池的電壓不能獲得更大的突破呢？畢竟，這還取決于鋰電池的材料和結(jié)構(gòu)特性。
鋰電池的電壓由電極電位決定。電壓，也稱為電勢差或電勢差，是一種物理量，用于測量由于電勢不同而產(chǎn)生的靜電場中電荷的能量差。鋰離子的電極電勢約為3V，并且鋰電池的電壓隨材料的不同而變化。例如，普通鋰離子電池的額定電壓為3.7V，充滿電后的電壓為4.2V。磷酸鋰鐵電池的額定電壓為3.2V，充滿電后的電壓為3.65V。換句話說，在實(shí)際使用中，基于材料安全和使用的要求，鋰離子電池的正極和負(fù)極之間的電勢差不能超過4.2V。

如果將Li / Li +電極用作參考電勢，則μA是負(fù)極材料的相對(duì)電化學(xué)電勢，μC是正極材料的相對(duì)電化學(xué)電勢，并且電解質(zhì)電勢間隔Eg是最低的電子未占用能量液位和電解質(zhì)中的最高電子占據(jù)能量。級(jí)別之間的差異。然后，μA，μC和Eg這三個(gè)因素決定了鋰電池的最高電壓值。
μA和μC之差是鋰離子電池的開路電壓（最高電壓值）。當(dāng)電壓值在例如Eg的范圍內(nèi)時(shí)，可以保證電解質(zhì)的正常操作。 “正常操作”是指鋰離子電池通過電解質(zhì)在正極和負(fù)極之間來回移動(dòng)，但是不與電解質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)，從而確保電池結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。正極材料和負(fù)極材料的電化學(xué)勢能通過兩種方式導(dǎo)致電解質(zhì)異常工作：
1.當(dāng)負(fù)極的電化學(xué)勢高于電解質(zhì)的最低電子未占據(jù)能級(jí)時(shí)，負(fù)極的電子將被電解質(zhì)捕獲，并且電解質(zhì)將被氧化，反應(yīng)產(chǎn)物將形成結(jié)果，“負(fù)極材料粒子的表面上的固液界面層”會(huì)損壞負(fù)極。
2.當(dāng)正極的電化學(xué)勢低于電解質(zhì)的最高電子占據(jù)能級(jí)時(shí)，電解質(zhì)中的電子將被正極俘獲，從而被電解質(zhì)氧化，從而形成“固體- “液體界面層”位于反應(yīng)產(chǎn)物正極材料顆粒的表面上。結(jié)果，正極可能被損壞。
然而，損壞正電極或負(fù)電極的可能性是由于存在“固液界面層”，其防止了電子在電解質(zhì)與正負(fù)電極之間的進(jìn)一步移動(dòng)并保護(hù)了電極材料。固液界面層是“保護(hù)性的”。這種保護(hù)的前提是，正極和負(fù)極的電化學(xué)電位可以略微超過Eg間隔，但不能太大。例如，目前大多數(shù)鋰離子電池負(fù)極材料使用石墨的原因是因?yàn)槭鄬?duì)于Li / Li +電極的電化學(xué)電勢約為0.2V，略高于Eg范圍（1V?4.5V），但是由于“保護(hù)”，“性”“固液界面層”阻止了電解液的進(jìn)一步還原，從而阻止了極化反應(yīng)的繼續(xù)發(fā)展。但是，5V高壓陰極材料超過了目前市售有機(jī)電解質(zhì)的Eg范圍，因此在充電和放電過程中容易被氧化。隨著充電和放電次數(shù)的增加，容量減小并且使用壽命減小。
現(xiàn)在，我了解到鋰離子電池的開路電壓為4.2V，因?yàn)楝F(xiàn)有的商用鋰電池電解質(zhì)的Eg范圍為1V?4.5V。如果開路電壓設(shè)置為4.5V，則鋰電池的功率輸出可能會(huì)增加。但這也增加了電池過度充電的風(fēng)險(xiǎn)。許多數(shù)據(jù)已經(jīng)解釋了過度充電的危險(xiǎn)，因此在此不再贅述。

根據(jù)上述原理，人們要想通過提高電壓值來提升鋰電池的能量密度，只有兩條道路可尋，一是找到可與高電壓值正極材料匹配的電解液，二是對(duì)電池進(jìn)行保護(hù)性的表面改性。以上就是鋰電池的電壓的有關(guān)知識(shí)的詳細(xì)解析，需要大家不斷在實(shí)際中積累經(jīng)驗(yàn)，這樣才能設(shè)計(jì)出更好的產(chǎn)品，為我們的社會(huì)更好地發(fā)展。