锂电池解析—原理篇

就全球电池市场的发展来说，不管是动力型产品还是储能型产品，锂电池都凭借着很多的优势被普及推广，在国家大力提倡节能环保的前提下，锂电池的发展可谓非常快速。随着时间的推移，锂电池的发展是必然趋势。在储能领域，锂电池的应用是比铅酸电池广泛，但在动力领域，铅酸电池的应用还是比锂电池要多一些（我们日常看见的电动车，电动汽车等）。那么，你们真的了解锂电池和铅酸电池了吗？请看小编来分析吧。

铅酸电池组成材料与工作原理

铅酸电池(VRLA)，是一种电极主要由铅及其氧化物制成，电解液是硫酸溶液的蓄电池。其工作原理是铅酸电池在放电状态下，正负极的活性物质变成硫酸铅（PbSO4）,充电后又恢复到原来的状态，即正极转变成二氧化铅（PbO2），负极变成铅（Pb）。

锂电池组成材料与工作原理

在市面上锂电池分类常见有两种：磷酸铁锂电池和三元锂电池。三元锂电池，是一种使用镍钴锰酸锂或者镍钴铝酸锂的三元材料作为正极，石墨作为负极的锂电池；磷酸铁锂电池，是一种使用磷酸铁锂作为正极材料，碳作为负极材料的锂离子电池。磷酸铁锂电池的充放电原理是在LiFePO4和FePO4 两相之间进行。在充电过程中，LiFePO4逐渐脱离锂离子形成FePO4，在放电过程中，锂离子嵌入FePO4形成LiFePO4。

磷酸铁锂在电池充电时，锂离子从磷酸铁锂晶体迁移到晶体表面，在电场力的作用下，进入电解液，然后穿过隔膜，再经电解液迁移到石墨晶体的表面，而后嵌入石墨品格中。与此同时，电子经导电体流向正极的铝箔集电极，经极耳、电池正极柱、外电路、负极极柱、负极极耳流向电池负极的铜箔集流体，再经导电体流到石墨负极，使负极的电荷达至平衡。锂离子从磷酸铁锂脱嵌后，磷酸铁锂转化成磷酸铁，磷酸铁锂电池的充电化学方程式是：LiFePO4-xLi+xe→FePO4+(1-x)LiFePO4

（磷酸铁锂充放电原理图）

磷酸铁锂在电池放电时，锂离子从石墨晶体中脱嵌出来，进入电解液，然后穿过隔膜，经电解液迁移到磷酸铁锂晶体的表面，然后重新嵌入到磷酸铁锂的晶格内。与此同时，电子经导电体流向负极的铜箔集电极，经极耳、电池负极柱、外电路、正极极柱、正极极耳流向电池正极的铝箔集流体，再经导电体流到磷酸铁锂正极，使正极的电荷达至平衡。锂离子嵌入到磷酸铁晶体后，磷酸铁转化为磷酸铁锂，磷酸铁锂电池的放电化学方程式是：FePO4+xLi+xe→xLiFePO4+(1-x)FePO4

由于铅酸电池和锂电池所用的材料不同，它们的充电模式也大不相同，铅酸电池采用的是三段式充电方式，锂电池采用的是恒电恒压充电方式，所以这两类的充电器是不能混用的，否则电池将直接报废。铅酸电池的三段式充电方式为：1脉冲充电2恒流充电3恒压充电，对于铅酸电池电池来说，理想的充电电流是脉冲式，脉冲充电以我们所用的市电50-60HZ电源直接整流不滤波的脉动直流充电最佳，由于铅酸电池的自放电率比较大，采用工频充电时，一般用恒定电压充电方式。而锂电池充电控制是先按照恒定电流充电，然后当电池电压上升到4.2V的时候，电压就不再上升，充电器对电流进行检测，如果电流小于一定值，就结束充电。

审核编辑 黄昊宇