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锂离子电池工作原理及结构
关键字：锂离子电池、光伏发电、别墅太阳能发电
锂离子电池俗称“摇椅电池”，是由可脱嵌Li+为正、负极的二次电池，由正极、负极、电解液及隔膜，外加正负引线、电池壳、安全装置等组成的。此装置与光伏发电电池的装置完全不同。正极材料一般为金属锂的化合物，如 LiCoO2，LiNiO2，LiFeO2，LiWO2，LiMn2O4，LiFePO4等，负极材料一般为碳材料以及TiS2，WO3，NbS2，V2O5等化合物，目前硅等合金类负极也有部分应用，而单晶硅和多晶硅主要应用于别墅太阳能发电电池，电解液一般由有机溶剂和电解质(锂盐)组成。以C负极、LiCoO2正极电池为例的电化学表达式为
正极反应：
负极反应：
充电时，Li+从正极LiCoO2中脱嵌，经过电解质嵌入石墨晶体中，负极得到电子，正极处于贫锂状态；放电时，锂离子从石墨层脱嵌，又回到LiCoO2的晶格里，正极同时得到电子，负极处于贫锂状态。应用于别墅太阳能发电领域的电池却无法进行充放电。充放电的反应过程如图所示
图：锂离子电池充放电反应示意图
锂离子电池从外形上大致分为圆柱形和方形两种，此外还有扣式锂离子电池，聚合物锂离子电池可根据实际用途具有多变的尺寸。
表：常见锂离子电池结构参数
|
电池结构 |
外形 |
容量/mAh |
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圆柱形（18650) |
Ø18 mm，高 65 0mm |
2 200〜3 000 |
|
方形 |
常见长50mm，宽34mm，高4mm〜12mm |
1000 〜3 000 |
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聚合物 |
可定制，薄(0. 1mm)、大 |
50 〜104 |
|
扣式 |
Ø20mm，高 2. 5 mm |
<200 |
圆柱形18650电池是最常见的锂离子电池，如图(a)，被广泛用于笔记本电脑。方形电池[如图(b)所示]通常性价比较高，同圆柱形电池一样盖子上有一个特殊加工的破裂阀，以防止电池内压过高，阀一旦打开，电池即失效。聚合物电池通过在扁平三明治结构中堆叠电极和电解液材料制作而成，也被称为叠层电池，如图(c)所示，其主要优点是有多变的外形尺寸。但这些形式的电池均不可应用于光伏发电行业的别墅太阳能发电电池上。
图：常见锂离子电池结构
(a) 圆柱形锂离子电池 (b)方形锂离子电池 (c)聚合物锂离子电池 (d)扣式锂离子电池
锂离子电池是利用Li+穿过电解液在正负极材料中的脱嵌进行储能，因此研究光伏发电应用于别墅太阳能发电领域的科研人员表示合适的电极材料和电解液是锂离子电池拥有优良性能的关键因素。
更新时间：2015-9-21 7:45:27
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