锂电池工作原理(锂电池工作原理图解)

从上世纪90年代开始。锂电池开始进入市场。逐渐成为电器和IT终端设备的动力选择。更小的体积、更稳定的性能、更好的循环性。使锂电池逐渐遍布人们日常生活的各个方面。助力人类向清洁世界迈出重要一步。相较于以化石燃料为基础的传统能源供给方式。锂电池的出现打破了以往的碳基供能方式。减少了碳排放量。为可持续发展提供了新路径。 我们俗称的锂电池其实分为锂金属电池和锂离子电池两种。 1、锂金属电池 锂金属电池一般是使用二氧化锰为正极材料、金属锂或其合金金属为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。放电反应原理为：Li+MnO2=LiMnO2。 2、锂离子电池 锂离子电池一般是使用锂合金金属氧化物为正极材料、石墨为负极材料、使用非水电解质的电池。充电正极上发生的反应为：LiCoO2==Li(1-x)CoO2+XLi++Xe-(电子)；充电负极上发生的反应为：6C+XLi++Xe-=LixC6；充电电池总反应：LiCoO2+6C=Li(1-x)CoO2+LixC6。 今天来详解一下锂电池工作原理和结构。让大家全方位的了解锂电池。 锂电池结构示意图 了解锂电池工作原理之前。我们先大概了解下锂电池的组成部分。如下示意图： （1）正极——活性物质一般是钴酸锂或者锰酸锂。镍钴锰酸锂等材料。电动车则普遍是用镍钴锰酸锂（俗称三元）或者三元+少量锰酸锂。纯的锰酸锂和磷酸铁锂则由于体积大、性能不好或成本过高而逐渐淡出视野。导电极流体使用厚度10--20微米的电解铝箔。 （2）隔膜——一种经特殊成型的高分子薄膜。薄膜有微孔结构。可以让锂离子自由通过。而电子不能通过。 （3）负极——活性物质为石墨。或近似石墨结构的碳。导电集流体使用厚度7-15微米的电解铜箔。 （4）有机电解液——溶解有六氟磷酸锂的碳酸酯类溶剂。聚合物的则使用凝胶状电解液。 （5）电池外壳——分为钢壳（方型很少使用）、铝壳、镀镍铁壳（圆柱电池使用）、铝塑膜（软包装）等。还有电池的盖帽。也是电池的正负极引出端。 锂电池工作原理图解 下面从锂电池充电过程、放电过程和电池保护板三大部分给大家介绍其工作原理： 1、锂电池充电过程 电池的正极由锂离子生成。生成的锂离子从正极“跳进”电解液里。通过电解液“爬过”隔膜上弯弯曲曲的小洞。运动到负极。与早就通过外部电路跑到负极的电子结合在一起。●正极上发生的反应为：LiCoO2==充电==Li1-xCoO2+Xli++Xe(电子)●负极上发生的反应为：6C+XLi++Xe=====LixC6在充电的过程中。Li+从正极LiCoO2中脱出。进入电解液。在充电器附加的外电场作用下向负极移动。依次进入石墨或焦炭C组成的负极。在负极形成LiC化合物。 2、锂电池放电过程 放电时电子和Li+都是同时行动的。方向相同但路径不同。电子从负极通过外部电路跑到正极；锂离子Li+从负极“跳进”电解液里。“爬过”隔膜上弯弯曲曲的小洞。“游泳”到达正极。与早就跑过来的电子结合在一起。我们通常所说的电池容量指的就是放电容量。 3、电池保护板 顾名思义。电池保护板主要是针对可充电电池（一般指锂电池）起保护作用的集成电路板。锂电池（可充型）之所以需要保护。是由于锂电池本身的材料决定了它不能被过充、过放、过流、短路及超高温充放电。因此锂电池总会有保护板和一片电流保险器出现。下图为电池板保护电路。PTC：正温度系数热敏电阻；NTC：负温度系数热敏电阻。在环境温度升高时。其阻值降低。使用电设备或充电设备能够及时反应。控制内部中断而停止充放电；U1为电路保护芯片。U2为两个反接的MOSFET开关。正常状态下电池板U1的CO和DO都输出高电压。两个MOSFET都处于打开状态。电池可以自由充放电。 过充电保护：当U1检测到电池电压达到过充保护门限。CO管脚输出低电平。MOS管开关2由导通转为关闭。充电回路关断。充电器无法再对电池充电。从而实现过充保护。 过放电保护：在电池放电过程中。当U1检测到电池电压低于过放保护门限时。DO脚由高电平转变为低电平。MOS管开关1关闭。使电池无法再放电；过放电保护状态下电池电压不能再降低。要求保护电路的电流极小。控制电路进入低功耗。过流保护：正常情况下。电池对负载进行放电。电流经过两个串联的MOS管开关。VM管脚检测到两个MOS管的压降电压为U。若负载因某种原因导致U异常。使回路电流增大。当U大于一定值时。DO管脚由高电压转变为低电压。MOS管开关1关闭。从而使放电回路电流为零。达到过电流保护作用。