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锂电池工作原理
2020-08-31
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。
锂电池基本原理
放电反应：Li+MnO2=LiMnO2
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
正极
正极材料：可选的正极材料很多，主流产品多采用锂铁磷酸盐。不同的正极材料对照：
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LiCoO2
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3.7 V
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140 mAh/g
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Li2Mn2O4
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4.0 V
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100 mAh/g
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LiFePO4
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3.3 V
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100 mAh/g
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Li2FePO4F
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3.6 V
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115 mAh/g
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正极反应：放电时锂离子嵌入，充电时锂离子脱嵌。 充电时：LiFePO4 → Li1-xFePO4 + xLi+ + xe-放电时：Li1-xFePO4 + xLi+ + xe- → LiFePO4。
负极
负极材料：多采用石墨。新的研究发现钛酸盐可能是更好的材料。
负极反应：放电时锂离子脱嵌，充电时锂离子嵌入。
充电时：xLi+ + xe- + 6C → LixC6
放电时：LixC6 → xLi+ + xe- + 6C
