鋰電池解析—原理篇

就全球電池市場的發(fā)展來說，不管是動力型產(chǎn)品還是儲能型產(chǎn)品，鋰電池都憑借著很多的優(yōu)勢被普及推廣，在國家大力提倡節(jié)能環(huán)保的前提下，鋰電池的發(fā)展可謂非常快速。隨著時間的推移，鋰電池的發(fā)展是必然趨勢。在儲能領域，鋰電池的應用是比鉛酸電池廣泛，但在動力領域，鉛酸電池的應用還是比鋰電池要多一些（我們日?？匆姷碾妱榆?，電動汽車等）。那么，你們真的了解鋰電池和鉛酸電池了嗎？請看小編來分析吧。

鉛酸電池組成材料與工作原理

鉛酸電池(VRLA)，是一種電極主要由鉛及其氧化物制成，電解液是硫酸溶液的蓄電池。其工作原理是鉛酸電池在放電狀態(tài)下，正負極的活性物質變成硫酸鉛（PbSO4）,充電后又恢復到原來的狀態(tài)，即正極轉變成二氧化鉛（PbO2），負極變成鉛（Pb）。

鋰電池組成材料與工作原理

在市面上鋰電池分類常見有兩種：磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池。三元鋰電池，是一種使用鎳鈷錳酸鋰或者鎳鈷鋁酸鋰的三元材料作為正極，石墨作為負極的鋰電池；磷酸鐵鋰電池，是一種使用磷酸鐵鋰作為正極材料，碳作為負極材料的鋰離子電池。磷酸鐵鋰電池的充放電原理是在LiFePO4和FePO4 兩相之間進行。在充電過程中，LiFePO4逐漸脫離鋰離子形成FePO4，在放電過程中，鋰離子嵌入FePO4形成LiFePO4。

磷酸鐵鋰在電池充電時，鋰離子從磷酸鐵鋰晶體遷移到晶體表面，在電場力的作用下，進入電解液，然后穿過隔膜，再經(jīng)電解液遷移到石墨晶體的表面，而后嵌入石墨品格中。與此同時，電子經(jīng)導電體流向正極的鋁箔集電極，經(jīng)極耳、電池正極柱、外電路、負極極柱、負極極耳流向電池負極的銅箔集流體，再經(jīng)導電體流到石墨負極，使負極的電荷達至平衡。鋰離子從磷酸鐵鋰脫嵌后，磷酸鐵鋰轉化成磷酸鐵，磷酸鐵鋰電池的充電化學方程式是：LiFePO4-xLi+xe→FePO4+(1-x)LiFePO4

（磷酸鐵鋰充放電原理圖）

磷酸鐵鋰在電池放電時，鋰離子從石墨晶體中脫嵌出來，進入電解液，然后穿過隔膜，經(jīng)電解液遷移到磷酸鐵鋰晶體的表面，然后重新嵌入到磷酸鐵鋰的晶格內。與此同時，電子經(jīng)導電體流向負極的銅箔集電極，經(jīng)極耳、電池負極柱、外電路、正極極柱、正極極耳流向電池正極的鋁箔集流體，再經(jīng)導電體流到磷酸鐵鋰正極，使正極的電荷達至平衡。鋰離子嵌入到磷酸鐵晶體后，磷酸鐵轉化為磷酸鐵鋰，磷酸鐵鋰電池的放電化學方程式是：FePO4+xLi+xe→xLiFePO4+(1-x)FePO4

由于鉛酸電池和鋰電池所用的材料不同，它們的充電模式也大不相同，鉛酸電池采用的是三段式充電方式，鋰電池采用的是恒電恒壓充電方式，所以這兩類的充電器是不能混用的，否則電池將直接報廢。鉛酸電池的三段式充電方式為：1脈沖充電2恒流充電3恒壓充電，對于鉛酸電池電池來說，理想的充電電流是脈沖式，脈沖充電以我們所用的市電50-60HZ電源直接整流不濾波的脈動直流充電最佳，由于鉛酸電池的自放電率比較大，采用工頻充電時，一般用恒定電壓充電方式。而鋰電池充電控制是先按照恒定電流充電，然后當電池電壓上升到4.2V的時候，電壓就不再上升，充電器對電流進行檢測，如果電流小于一定值，就結束充電。

審核編輯 黃昊宇