电池基础知识.PPT

全球锂离子电池生产厂商及客户： 原理1： 锂离子二次电池的正负极都是插入化合物，以LiyMnYm表示负极材料，LizAvBw表示正极材料，则反应式可表示为： ?????????? 负极：　　LiyMnYm+xLi++xe-=Lix+yMnYm????????? 正极：　　LizAvBw=Liz-xAvBw+xLi++xe- ???????? 总反应： LiyMnYm+LizAvBw=Lix+yMnYm+Liz-xAvBw 原理2 锂离子二次电池反应的实质为一个Li+浓差电池：充电时，Li+从正极化合物中脱出并嵌入负极晶格，正极处于贫锂态；放电时，Li+从负极脱出并插入正极，正极为富锂态。为保持电荷的平衡，充、放电过程中应有相同数量的电子经外电路传递，与Li+一起在正负极间迁移、使正负极发生氧化还原反应，保持一定的电位。工作电位与构成电极的插入化合物的化学性质、Li+的浓度有关。这种充、放电过程似一把摇椅，故锂离子二次电池又称摇椅电池（Rocking Chair Batteries,简称为RCB）。 原理3 锂离子电池的电化学反应原理及特性： 充电时：Li+从正极逸出，嵌入负极 放电时Li+则从负极脱出，嵌入正极。 以LiCoO2为正极材料，石墨为负极材料的锂离子电池，充放电反应式为： 　　　　　　　　　　  工作原理图 充 电　 放 电 第四部分 锂离子电池主要原材料 隔膜 电池组成4 4）外壳（case）： 要求：机械强度、耐振动、耐冲击、能耐高、低温变化和电解液的腐蚀。 电池原理 例：镉—镍电池工作原理 化学能 电能 成流反应 2NiOOH + Cd + 2H2O 2Ni(OH)2 + Cd(OH)2 NiOOH + 2H2O + e- Ni(OH)2 + OH- Cd + 2OH- – 2e- Cd(OH)2  充电 放电 电池基本概念1 短路：电流不经负载而由电源一端直接回到另一端，导致电路中电流猛烈加大，这就叫短路。 断路：电路中电流不通叫断路。 电流强度：单位时间内通过导体某一截面，电荷量的代数和，常用字母“A”表示。 电压：水要有水位差才能流动，同样的，要使电荷作有规则的移动，必须在电路两端有一个电势差，这个电势差叫电压。常用字母“V”表示。 电池基本概念2 电流：在电场力的作用下，自由电子或离子所发生的有规则地运动称为电流。 电阻：电子在物体内移动所遇到的阻力叫电阻。电阻单位是欧姆，常用字母“Ω”表示。 电池的性能1 1、电动势：两电极电势之差（平衡电极电法） 电池的性能2 2、内阻：R=RΩ + Rf 电池的内阻：是指电池在工作时，电流流过电池内部所受到的阻力。 RΩ：电极材料、电解液、隔膜及各部分零件的接触内阻； Rf ：正、负极活性物质进行电化学反应时所引起的内阻，包括电化学极化和浓差极化所引起的电阻之和； Rf与活性物质本身、电极结构、制造工艺、电池工作条件等因素相关。 电池性能3 3、开路电压、工作电压1 开路电压：是指电池在非工作状态下，即电路中无电流流过时，电池正负极之间的电势差。 工作电压：又称端电压，是指电池的工作状态下，即电路中有电流，流过时电池正负极之间的电势差。 V = V开 — IR 电池性能3 3、开路电压、工作电压 终点电压：电池在放电过程中，电压下降到不宜再继续放电的工作电压为终点电压。 如再继续使电池放电则称之为过放。过放对电池性能会产生破坏性影响，是导致电池零电压及综合性能下降的主要原因，在电池的检测和使用过程中，应尽量避免过放。 中点电压：是指电池以一定的倍率放电至终点电压的时间之中点的电池电压。 开路电压 标称电压 电池电压 放电终止电压 电池性能4 4、容量、比容量： 理论容量(Co)（活性物质100%利用）： Co=26.8n=1/kmo（Ah） mo为活性物质的质量；M为活性物质分子量；n为成流反应得失电子数；26.8为常数1克当量活性物质反应时所放出电量； 实际容量（C）：C=∫0TIdT 恒流：IT 恒阻：∫0TVdT 额定容量（C额）：设计和制造电池时，规定或保证电池在一定放电条件下应该放出的最低限度的容量。 容量 电池能量 放电深度 电池性能5 5、能量,比能量： 理论能量（a、活性物质100%利用；b、电极反应处于平衡状态）： Wo = Co·E 实际能量： W = ∫0TIVd