维谛蓄电池工作原理-维谛精密空调维谛UPS电源销售中心
内容提要：维谛蓄电池工作原理
锂离子维谛蓄电池(Li-ion)是由锂维谛电池发展而来的。所以在介绍Li-ion之前，先介绍锂电池。以前照相机里用的扣式维谛蓄电池就属于锂维谛电池，锂电池的正极材料是锂金属，负极是碳。锂在元素周期表中处于活泼金属的前列，并且具有质量轻、比能量高等优点。但金属锂的极活泼性也成为锂维谛蓄电池的致命缺陷。在锂电池的基础上，锂离子维谛蓄电池应运而生，它不仅继承了锂维谛电池的优点，而且，锂不再以金属态存在，而是以Li+的化合态存，大大增加了维谛电池的安全性。磷酸铁锂电池就是这种维谛电池。锂离子维谛蓄电池所涉及的物理机理，目前是以固体物理中嵌入质来解释的，嵌入是指可移动的客体粒子(分子、原子、离子)可逆地嵌入到具有合适尺寸的主体晶格中的网络空格点上。电子输运锂离子维谛电池的正极和负极材料都是离子和电子的混合导体嵌入化合物。
磷酸铁锂维谛蓄电池正极材料采用磷酸铁锂，呈橄榄石结构。负极采用层状石墨，呈六边形结构。负极也可以采用金属锂，但是负极采用金属锂容易发生锂阳极的钝化和枝晶穿透问题，所以工业产品的维谛蓄电池不采用锂作为负极。这样既保持了锂电池高容量、高电压等许多优点，还大大提高了电池的充放电效率和循环寿命，电池的安全性也得到了较大的改善。电解液目前主要采用含有六氟磷酸锂的碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯等有机溶剂组成的混合溶液。
磷酸铁锂维谛蓄电池本质上仍然是通过电能和化学能之间的变化来储存能量。在Li-ion的充放电过程中，锂离子处于正极→负极→正极的运动状态，其正、负极上发生的电化学反应如图7-1所示。Li-ion维谛蓄电池的两极就像一把摇椅，摇椅的两端为维谛电池的两极，而锂离子就象运动员一样在摇椅上来回奔跑，所以Li-ion维谛电池又叫摇椅式维谛电池。
因此在正极上充电过程中伴随着锂离子的离去，正极材料磷酸铁锂被氧化成磷酸铁。铁的变价()产生了维谛蓄电池的电压，同时溶液中的锂离子被还原，并与负极石墨碳材料生成锂碳合金。锂维谛蓄电池的原理示意如图7-1所示。
进入电解液，在电场力的作用下向负极方向运动。
运动到负极碳(C）的表面，吸收一个电子，即+e=Li
得到电子的同时，Li生成LiCosLi嵌入负极基本材料的六边形层结构的中，生成Li：+-Li此时维谛蓄电池将电能变为化学能。
放电时，负极生成的锂碳合金分解，锂元素以锂离子的形式进入客液，而容液中的锂离子与正极的磷酸铁反应生成磷酸铁锂此过程中化学能变为电能。
把两个反应式合并:
6C+LiFePLi+FeP
从结果上看是锂离子在充放电过程中，通过电解质在正、负极之间嵌入和脱出的往复运动。维谛蓄电池充电时，锂离子从正极材料中脱出，穿过电解液和隔膜向负极迁移，外电路中电流向正极，电子流向负极，到达负极后与溶液中扩散来的锂离子以及石墨碳材料反应生成金黄色的锂碳合金。维谛蓄电池放电时，锂碳合金分解成石墨碳、锂离子和电子。外电路中电流流向负极，电子流向正极，与磷酸铁以及溶液中扩散来的锂离子重新生成磷酸铁锂。
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