锂电芯是一种储能电池,其主要应用于手机、平板电脑、笔记本电脑、电动车等电子设备和轨道交通、电站等领域。锂电芯是指以锂为主要负极材料的充放电储能元件,包括锂离子电池(Li-ion电池)、聚合物锂离子电池(Li-polymer电池)、锂离子聚合物混合电池(Li-polymer)。其特点是能量密度高、体积小、重量轻、寿命长、无内存效应等。
锂电芯主要由正极、负极、隔膜和电解液四部分组成。正极材料是指在充电时能够释放出锂离子的材料,如三元材料(锰酸锂、钴酸锂和三元材料)、磷酸铁锂、锰酸锂铁复合材料等;负极材料是指在充电时能够吸收锂离子的材料,通常为石墨;隔膜主要作用是防止正负极直接接触,同时允许离子通透,常用的有聚烯烃隔膜和玻璃纤维隔膜;电解液是一种导电的液体,通常是有机溶剂,如碳酸酯类和丙二醇类等,其中溶解着锂盐和添加剂。
在放电状态下,锂离子从正极通过电解液来到负极,此时,正极材料发生氧化反应,电子流入电路中产生电能,锂离子通过隔膜到达负极,负极材料被还原。充电时则相反,电子源源不断地从负极流向正极,正极材料被还原,锂离子则经隔膜由负极回到正极。在不断的充放电过程中,锂离子不断地在正极和负极之间交替流动实现储能和输出电能。
锂电芯的优点主要包括:能量密度高,体积小、重量轻、寿命长、无内存效应、自放电低等;缺点主要包括:成本高、温度敏感、安全性差等。此外,由于电化学反应过程的存在,锂电芯会有一定的损耗,在长时间使用和高负载状况下,其循环寿命和安全性会有所下降。