簡(jiǎn)介鋰電池的工作原理和干電池的原理
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-12-18 07:03
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鋰電池的工作原理介紹
鋰離子電池是一種充電電池，它主要依靠鋰離子在正極和負(fù)極之間移動(dòng)來(lái)工作。在充放電過(guò)程中，Li+在兩個(gè)電極之間往返嵌入和脫嵌：充電池時(shí)，Li+從正極脫嵌，經(jīng)過(guò)電解質(zhì)嵌入負(fù)極，負(fù)極處于富鋰狀態(tài)；放電時(shí)則相反。一般采用含有鋰元素的材料作為電極的電池，是現(xiàn)代高性能電池的代表。
鋰電池以碳素材料為負(fù)極，以含鋰的化合物作正極，沒(méi)有金屬鋰存在，只有鋰離子，這就是鋰離子電池。鋰電池的充放電過(guò)程，就是鋰離子的嵌入和脫嵌過(guò)程。在鋰離子的嵌入和脫嵌過(guò)程中，同時(shí)伴隨著與鋰離子等當(dāng)量電子的嵌入和脫嵌。在充放電過(guò)程中，鋰離子在正、負(fù)極之間往返嵌入/脫嵌和插入/脫插，被形象地稱(chēng)為“搖椅電池”。
充電時(shí)正極的Li+和電解液中的Li+向負(fù)極聚集，得到電子，被還原成Li鑲嵌在負(fù)極的碳素材料中。放電時(shí)鑲嵌在負(fù)極碳素材料中的Li失去電子，進(jìn)入電解液，電解液內(nèi)的Li+向正極移動(dòng)。
一般鋰電池充電電流設(shè)定在0.2C至1C之間，電流越大，充電越快，同時(shí)電池發(fā)熱也越大。而且，過(guò)大的電流充電，容量不夠滿(mǎn)，因?yàn)殡姵貎?nèi)部的電化學(xué)反應(yīng)需要時(shí)間。就跟倒啤酒一樣，倒太快的話(huà)會(huì)產(chǎn)生泡沫，反而不滿(mǎn)。
鋰電池的組成結(jié)構(gòu)
鋰離子電池一般包含三個(gè)主要成分：陽(yáng)極，陰極，電解質(zhì)。
陽(yáng)極：在放電過(guò)程中電子通過(guò)外電路轉(zhuǎn)移走，電極材料被氧化。大部分商用的電池使用基于炭/石墨的電極材料；不過(guò)金屬或者合金也可以作為陽(yáng)極材料。
陰極：在放電過(guò)程中，通過(guò)外電路接收電子；通常使用過(guò)渡金屬氧化物或者磷化物來(lái)作為陰極材料。
電解質(zhì)：電解質(zhì)是一個(gè)離子導(dǎo)體，電子的不良導(dǎo)體。電解質(zhì)阻隔電池的陰陽(yáng)極，同時(shí)能提供電子轉(zhuǎn)移的媒介。電解質(zhì)一般使用一些非水的有機(jī)溶劑，里面溶解一些含Li+的鹽。比如LiPF6溶解在碳酸丙烯酯中。
干電池的原理
干電池的主要工作原理就是氧化還原反應(yīng)在閉合回路中實(shí)現(xiàn)！化學(xué)方程式為：Zn+2MnO2+2NH4Cl=ZnCl2++Mn2O3+2NH3+H2O。普通干電池大都是錳鋅電池，中間是正極碳棒，外包石墨和二氧化錳的混合物，再外是一層纖維網(wǎng)。網(wǎng)上涂有很厚的電解質(zhì)糊，其構(gòu)成是氯化氨溶液和淀粉，另有少量防腐劑。
干電池屬于化學(xué)電源中的原電池，是一種一次性電池，它碳棒以為正極，以鋅筒為負(fù)極，把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芄┙o外電路。在化學(xué)反應(yīng)中由于鋅比錳活潑，鋅失去電子被氧化，錳得到電子被還原。
干電池不僅適用于手電筒、半導(dǎo)體收音機(jī)、收錄機(jī)、照相機(jī)、電子鐘、玩具等，而且也適用于國(guó)防、科研、電信、航海、航空、醫(yī)學(xué)等國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的各個(gè)領(lǐng)域，十分好用。
