“摇椅电池”原理

互推小编 2023-07-10

锂电池的出现替代曾经一次电池，动力锂离子电池是由化学家John Goodenough及其同事Phil Wiseman，Koichi Mizushima和Phil Jones 在1970年代于牛津大学研发的。于1980年，他们的研究发表，并由索尼公司转化为商业技术，索尼公司在1990年代初生产了第一批锂离子电池。从那时起，它们就变得司空见惯：每年生产约50亿只（根据2013年的彭博新闻报道），其中大部分在中国。自1991年左右以来就已得到广泛使用，我们用的手机，笔记本电脑和MP3播放器都是锂离子电池。但是锂电池原理确是在1912年由美国化学家吉尔伯特·刘易斯（Gilbert Lewis）（1875–1946）首次发现的。

图1 电池应用于各行各业

锂离子电池工作原理

锂离子电池充放电原理如图2所示（以LiCoO2为正极，以炭为负极）。

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

当对电池进行充电时，电池的正极上有锂离子生成，生成的锂离子经过电解液运动到负极。而作为负极的碳呈层状结构，它有很多微孔，达到负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中，嵌入的锂离子越多，充电容量越高。同样，当对电池进行放电时（即我们使用电池的过程），嵌在负极碳层中的锂离子脱出，又运动回正极。回正极的锂离子越多，放电容量越高。