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新能源的基石:一文读懂锂电池的发展和原理

围观能源(稿源) 2023-7-25 13:45 No.8392

锂电池是一种常见的充电式电池,其电化学反应基于锂离子在正负极之间的迁移。锂电池具有高能量密度、长寿命和较低的自放电率等优点,因此在各种电子设备和电动交通工具中得到广泛应用。


新能源的基石:一文读懂锂电池的发展和原理

锂电池的工作原理基于锂离子在正负极之间的迁移。在充电过程中,锂离子从正极材料(通常是氧化物,如钴酸锂)释放出来,穿过电解质,然后插入负极材料(通常是碳材料)。在放电过程中,锂离子从负极材料脱离,通过电解质移动到正极材料,产生了电流和电能,从而驱动外部设备工作。


新能源的基石:一文读懂锂电池的发展和原理

锂电池的工作原理可以简化为以下几个步骤:

1. 在充电过程中,锂电池的负极会吸收外部电子。为了保持电中性,正极会被迫释放电子给外部,而失去电子的锂离子会被负极的电子吸引,通过电解质移动到负极。这样,负极就会补充电子,并储存锂离子。

2. 放电时,电子通过外部电路回到正极,锂离子也从负极材料中脱嵌,在此过程中释放储存的电能,并通过电解质移动回正极,和电子相结合参与还原反应恢复锂化合物结构。

3. 充放电过程中,其实也就是锂离子追逐电子的过程,在此期间实现电能的存储和释放。


新能源的基石:一文读懂锂电池的发展和原理

锂电池的发展经历了多个阶段。20世纪70年代初,锂金属电池首次问世,但由于锂金属的高活性和安全性问题,限制了其应用范围。随后,锂离子电池成为主流技术,它使用非金属锂化合物作为正极材料,解决了锂金属电池的安全问题。20世纪90年代,锂聚合物电池出现,采用聚合物凝胶作为电解质,提高了电池的安全性和能量密度。近年来,锂硫电池和固态锂电池等新型锂电池技术也在不断发展。


新能源的基石:一文读懂锂电池的发展和原理

目前,锂离子电池仍然是最常用和最成熟的电池技术。它具有较高的能量密度、较长的循环寿命和较低的自放电率,被广泛应用于移动电话、笔记本电脑、电动汽车等领域。此外,锂聚合物电池也在轻薄设备和无线耳机等领域得到广泛应用,因其具有较高的能量密度和较薄的设计特点。


新能源的基石:一文读懂锂电池的发展和原理

中国在锂电池领域取得了显著的发展。中国是全球最大的锂电池生产国和消费国之一。中国的锂电池产业链完整,从原材料采购到电池制造都有一定的规模和技术实力。中国的锂电池企业在技术研发、生产能力和市场份额方面都取得了重要进展。此外,中国政府也出台了一系列支持政策,鼓励锂电池产业的发展和创新。锂电池已经成为电子设备和电动交通工具等领域的主要能源解决方案。


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