鋰離子電池是新能源汽車中應用最為廣泛的一種,主要由正極材料、負極材料隔膜和電解液等構(gòu)成。
鋰離子充放電過程】
鋰離子電池實質(zhì)上屬于一種鋰離子濃度差電池,經(jīng)過鋰離子在正負極之間的往返嵌入或脫嵌形成充電和放電的過程。
(鋰離子充電過程)
鋰離子正極脫嵌后經(jīng)過電解質(zhì)與隔膜嵌入負極,負極處于富鋰態(tài),正極處于貧鋰態(tài),同時電子的補償從外電路供給到碳負極,保持負極的電平衡。
(鋰離子放電過程)
放電過程與充電過程相反,鋰離子從負極脫嵌,經(jīng)過電解質(zhì)和隔膜回到正極,正極處于富鋰態(tài),而此時電子從負極流出,通過銅箔灰機成電流供外電路使用。
【不可逆的消耗以及安全性】
在理想的充放電情況下,并不會破壞正負極材料的晶體結(jié)構(gòu),也不會有材料的損失,即鋰離子電池反應是理想的可逆的電化學反應。
但是,實際上鋰離子電池幾乎每時每刻都存在著對電池材料的不可逆消耗,電解液分解,活性物質(zhì)的溶解,金屬鋰沉淀等這些消耗都是經(jīng)過數(shù)次的積累,會減少電池的容量,影響電池的充放電性能,甚至影響鋰離子電池的使用安全。
譬如,鋰離子電池在熱沖擊、過充或者過放以及短路等極端情況下,內(nèi)部的活性物質(zhì)以及電解液等,將發(fā)生激烈的電化學反應,產(chǎn)生大量的熱量和氣體,極有可能造成熱失控的嚴重后果。
因此,在鋰電池選材方面需要謹慎考量。此外,在電池的使用過程中,還需要對其進行進一步的監(jiān)控管理,也就是動力電池管理系統(tǒng)。