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筆記本電池在鋰離子電池的 正極材料通 常有鋰 的活性化合物組成,負極則是特殊分子結構的碳。常見的正極材料 主要成分為LiCoO2,充電時,加在電池兩極的電勢迫使正極的化合物釋出 鋰離子,嵌入負極分子排列 呈片層結構的碳中。放 電時 ,鋰離子則從片層結構的碳中析出 ,重新和正極的化合物結合。鋰離子的移動產生了電流。
化學反應 原理雖然 很簡單,然而在實際的工業生產中,需要考慮的實際問題要多得多:正極 的材料需要添加劑來保持多次充放的活性,負極的材料需要在分子結構級去設計以 容納更多的鋰離子;填充在正負極之間的電解液,除了保持穩定,還需 要具有良好導電性 ,減小電池內阻。
雖 然 鋰離子電池很少有鎳鎘電池的記憶效應,記憶效應的原理是結晶化,在鋰電池中幾乎不會產生這種 反應。但是,鋰離子電池在 多次充放 后容量仍然會下降,其原因是復雜而多 樣的。主要 是正 負極材 料本身的變化,從分子層面來看,正負極上容納鋰離子的空穴結構會逐漸塌陷、堵塞;從化學角度來看,是正負極材料活性鈍化,出現副反應生成穩 定的其他化合物。物理上還會出現正極材料逐漸剝落等情況,總之 最終降低 了電池中可以自由在充放電過程中移動的鋰離子數目。
過 度 充電和過度放電,將對鋰離子電池 的正 負極造成{yj}的損壞,從分子層面看,可以直觀的理解,過 度放電將導致 負極碳過度釋出鋰離子而使得其片層結構出現塌陷,過度充電將把太多的鋰 離子硬塞 進負極碳結構里去,而使得其中一些鋰 離子再也無法 釋放出來。這也是鋰離子電池為什么通常配有充放電的控制電路的原因。
不適合的溫度,將引發鋰離子電池內部其他化學反應生成我們不希望看到的化合物,所以在不少的鋰離子電池正負極之間設有保護性的溫控隔膜或電解質添加劑。在電池升溫到一定的情況下,復合膜膜孔閉合或電解質變性,電池內阻增大直到斷路,電池不再升溫,確保電池充電溫度正常。
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