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發(fā)布時間:2019-05-20 10:24:36編輯:來源:本站
鋰離子電池是一種二次電池(充電電池),它主要依靠Li+ 在兩個電極之間往返嵌入和脫嵌來工作。隨著新能源汽車等下游產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展,鋰離子電池的生產(chǎn)規(guī)模正在不斷擴(kuò)大,今天咱們通過動畫來了解鋰離子電池充放電過程和爆炸原理。
充電過程:一個電源給電池充電,此時正極上的電子e從通過外部電路跑到負(fù)極上,正鋰離子Li+從正極“跳進(jìn)”電解液里,“爬過”隔膜上彎彎曲曲的小洞,“游泳”到達(dá)負(fù)極,與早就跑過來的電子結(jié)合在一起。
電池放電過程:放電有恒流放電和恒阻放電,恒流放電其實是在外電路加一個可以隨電壓變化而變化的可變電阻,恒阻放電的實質(zhì)都是在電池正負(fù)極加一個電阻讓電子通過。由此可知,只要負(fù)極上的電子不能從負(fù)極跑到正極,電池就不會放電。電子和Li+都是同時行動的,方向相同但路不同,放電時,電子從負(fù)極經(jīng)過電子導(dǎo)體跑到正極,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。
動畫來描述一下這兩個過程:
充電開始
充電前鋰離子嵌在正極材料的層狀結(jié)構(gòu)中
開始充電后,正極材料失去電子,鋰離子從正極材料中脫嵌而出
鋰離子通過電解液和隔膜,到達(dá)負(fù)極石墨材料
鋰離子嵌入石墨層中,同時電子通過外電路到達(dá)負(fù)極,形成相對穩(wěn)定的嵌鋰石墨
繼續(xù)充電中,正極材料持續(xù)失去電子,鋰離子也持續(xù)脫嵌,直至充電完成
電動汽車行駛過程中,鋰離子電池開始放電
電子從負(fù)極材料離開,通過外電路流向正極,失去電子的鋰離子也從石墨層間脫嵌而出
從負(fù)極脫嵌后的鋰離子再次通過電解液及隔膜回到正極材料,結(jié)合通過外部電路到達(dá)正極的電子,形成比較穩(wěn)定的嵌鋰正極材料
好了,以上就是充放電過程中鋰離子的微觀運動。
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最后,咱們再來一個大家最關(guān)心的動畫,鋰離子電池的爆炸原理。
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