朗逸分享鋰電子電池的原理
鋰離子電池是建立在RCB理論的基礎上的。鋰離子電池的正負極均采用可供鋰離子(Li+)自由脫嵌的活性物質,充電時Li+從正極脫嵌通過聚合物電解質到達負極,得到電子后與碳材料結合變為Li×C6,放電時,鋰離子自負極析出,通過電解質,到達正極,重新回到層狀鈷酸鋰的骨架中,恢復到充電前的狀態。充放電時離子的往返的嵌入、脫嵌正像搖椅一樣搖來搖去,故有人又稱鋰離子電池為“搖椅電池”,又叫RCB電池(英文RockingChairBatteries的縮寫)。
在用LiCoO2做正極,石墨做負極場合的可充鋰二次電池的構造為C∣ES∣LiCoO2(ES:Li+傳導性有機電解液)。以上組成的電池的端電壓是零伏,但在含有LiBF4,LiPF6等鋰離子的支持的非水溶劑中,充電時根據反應LiCoO2+6C→CoO2+LiC6的反應,因正、負極材料的活化蓄了電的二次電池則成為:LiC6∣SE∣CoO2。在這個電池中正極反應、負極反應和全電池反應分別以1-3式表示。
正極反應:CoO2+Li++e→LiCoO2 (1)
負極反應:LiC6→Li++e+6C (2)
全反應:CoO2+LiC6→LiCoO2+6C (3)
化學上而言,負極的充電反應是鋰和石墨層間化合物(G∣C)生成的嵌入反應(石墨的還原),放電反應是脫嵌反應(氧化)。石墨層間Li嵌入作用的第一階為Li-GIC化學計量組成LiC6,生成LiC6所必須的電容量372mAh/g稱做石墨的理論容量。探索單位體積、單位重量能填充更多的可逆電容量的鋰離子的碳材料,就是開發更高能量密度、更高效率的鋰二次電池。