鋰電池的工作原理、結構和應用分析

鋰電池製造商鋰電池的工作原理、結構和應用分析。鋰電池是一種可充電電池，主要依靠鋰離子在正負極之間移動。鋰電池具有能量密度高、佔地面積小、循環壽命長等優點，在生活中得到了廣泛的應用。鋰電池在現代生活中的作用越來越重要，本文介紹了鋰電池的工作原理、結構和應用。

鋰電池是一種可充電電池，主要依靠鋰離子在正負極之間移動。在充放電過程中，Li+插層脫嵌在兩個電極之間：在充電電池中，Li+從正電極上被借記，通過電解液插入負極，負極處於富鋰狀態；在放電過程中，則相反。以鋰為電極的材料是現代高性能電池的代表。

鋰離子電池的工作原理是充放電原理。當鋰電池放電時，電子和Li+同時作用，方向相同，但路徑不同，電子通過外部電路由負向正極；鋰離子Li+從負極「跳進」電解液流出，「遊泳」到達正極並與運行了很長時間的在一起結合。

在鋰電池的充放電過程中，鋰離子處於從正極到負極再到正極的移動狀態。如果我們把鋰離子的電池比作搖椅，搖椅的兩端就是電池的兩極，鋰離子就像一個優秀的運動員在搖椅的兩端來回奔跑。所以專家給電池起了個可愛的名字，搖椅電池。

鋰電池的結構由五部分組成：正極、負極、電解液、隔膜、外殼和電極引線。鋰電池的結構可分為纏繞型和堆積型兩大類。液體鋰電池具有纏繞結構，而聚合物鋰電池同時具有纏繞結構。

陰極材料：活性材料、導電劑、溶劑、粘合劑、基體。在鋰電池中，正材料市場容量最大，附加值較高，約佔鋰電池成本的30%，毛利率低水平15%，高水平70%以上。目前，材料已批量應用於鋰電池，主要包括鋰鈷氧化物、鋰錳氧化物、鋰鎳鎳錳氧化物、鋰鈷鎳錳氧化物和磷酸鐵鋰。

負極材料：活性物質（石墨，MCMB，CMS）、粘合劑、溶劑和基體。負電極材料在鋰電成本中所佔比例較低，主要包括碳負極材料和非碳負極材料。

隔膜：隔膜作為隔離電極的裝置放置在兩極之間，藉以避免了兩極活性物質直接接觸導致鋰電池內部短路。隔膜仍然需要能夠讓帶電離子通過形成一條路徑。主要的鋰電池隔膜材料產品包括單層PP、PE、PP+陶瓷塗覆、PE+陶瓷塗覆、雙PP/PP和三層PP/PE/PP。

電解液：外殼五金（鋼殼、鋁殼、蓋板、耳、絕緣片、絕緣帶）較好的電解液是LiPF6，但價格昂貴；其他有LiAsF6，但毒性大；LiClQ，具有強氧化性；有機溶劑包括DEC、DMC、DME等。

電池外殼：分為鋼外殼（方形很少使用）、鋁外殼、鍍鎳鐵殼（用於圓柱形電池）、鋁塑膜（軟包裝）等，以及電池蓋，也是電池的正負引出端。

從中國鋰電池應用市場的發展來看，越來越多的鎳鎘電池和鎳氫電池將被鋰電池取代；在IT領域，筆記本電腦發展迅速，手機年平均更換率不低於15%；數碼產品銷量的穩步增長將帶動鋰電池出貨量的增長。除了這些可攜式鋰電池應用外，電動工具、備用電源和車載電源顯示出鋰電池應用的廣闊前景。鋰電池也開始進入軍工領域。

目前，鋰離子電池廣泛應用於手機、筆記本電腦、電動工具、電動車、路燈、備用電源、航空燈、家用電器等領域，可以說是最大的應用群體。該電池主要用於消費品、數碼產品、動力產品、醫療和安全。

鋰電池因其良好的性能、高的環境適應性和綠色的環保而被廣泛應用於商業應用，電池的良好性能體現在其高儲能密度上，約為鉛酸蓄電池的6倍，而其重量僅為鉛酸蓄電池的1/6，電池的循環壽命可達到6年以上。

鋰電池的高環境適應性體現在其高功率承載能力、較強的耐低溫性和較低的自放電概率，大大擴展了電池的應用範圍和應用領域；其綠色環保體現在鋰電池的生產和使用中，不含有或產生任何有害的金屬元素和物質，如鉛、汞、鎘。