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1、锂离子电池结构探秘 一、锂离子电池的结构与工作原理 所谓锂离子电池是指分别用二个能可逆地嵌入与脱嵌锂离子的化合物作为正负极构成的二次电池。人们将这种靠锂离子在正负极之间的转移来完成电池充放电工作的，独特机理的锂离子电池形象地称为“摇椅式电池”，俗称“锂电”。 当电池充电时，锂离子从正极中脱嵌，在负极中嵌入，放电时反之。这就需要一个电极在组装前处于嵌锂状态，一般选择相对锂而言电位大于 3V 且在空气中稳定的嵌锂过渡金属氧化物做正极，如LiCoO2、LiNiO 2、LiMn 2O4。做为负极的材料则选择电位尽可能接近锂电位的可嵌入锂化合物，如各种碳材料包括天然石墨、合成石墨、碳纤维、中间相小球碳素
2、等和金属氧化物，包括 SnO、SnO2、锡复合氧化物SnBxPyOz(x=0.40.6，y=0.60.4，z=(2 3x5y)/2)等。电解质采用 LiPF6的乙烯碳酸脂（EC）、丙烯碳酸脂（PC）和低粘度二乙基碳酸脂（DEC）等烷基碳酸脂搭配的混合溶剂体系。隔膜采用聚烯微多孔膜如 PE、PP 或它们复合膜，尤其是 PP/PE/PP 三层隔膜不仅熔点较低，而且具有较高的抗穿刺强度，起到了热保险作用。外壳采用钢或铝材料，盖体组件具有防爆断电的功能。二、锂离子电池的种类根据锂离子电池所用电解质材料不同，锂离子电池可以分为液态锂离子电池(lithium ion battery, 简称为 LIB)和聚
3、合物锂离子电池(polymer lithium ion battery, 简称为 LIP)两大类。液态锂离子电池和聚合物锂离子电池所用的正负极材料与液态锂离子都是相同的，电池的工作原理也基本一致。一般正极使用 LiCoO2，负极使用各种碳材料如石墨，同时使用铝、铜做集流体。 它们的主要区别在于电解质的不同, 锂离子电池使用的是液体电解质, 而聚合物锂离子电池则以聚合物电解质来代替, 这种聚合物可以是“干态”的,也可以是“胶态”的,目前大部分采用聚合物胶体电解质。表 锂离子电池结构比较电解质 壳体/包装 隔膜 集流体液态锂离子电池 液态 不锈钢、铝 25PE 铜箔和铝箔聚合物锂离子电池 胶体聚合
4、物 铝/PP 复合膜 没有隔膜或个 PE 铜箔和铝箔 由于聚合物锂离子电池使用了胶体电解质不会象液体电液泄露，所以装配很容易，使得整体电池很轻、很薄。也不会产生漏液与燃烧爆炸等安全上的问题，因此可以用铝塑复合薄膜制造电池外壳，从而可以提高整个电池的比容量；聚合物锂离子电池还可以采用高分子作正极材料，其质量比能量将会比目前的液态锂离子电池提高 50以上。此外,聚合物锂离子电池在工作电压、充放电循环寿命等方面都比液态锂离子电池有所提高。基于以上优点，聚合物锂离子电池被誉为下一代锂离子电池。三、锂离子电池结构的实验探究研究对象：科健 K98 手机锂聚合物电池 1结构解剖（1）将电池从外壳中取出，用剪
5、刀剪开密封外皮，并将外皮剥开。可以看到红色铜箔为负极集流体，银白色铝箔正极集流体。（2）将塑料薄膜揭开，可以看到铜极、铝极表面均附有黑色物质。铜极、铝极与高分子膜交替出现组成了电池：铜箔（表面附有黑色物质 CLix）高分子膜铝箔（表面附有黑色物质 LiCoO2）高分子膜 2实验研究步骤 现象 反应或解释（1）取一片铜极，置于酒精灯上加热。剧烈燃烧 4LiO 22Li 2O（2）取一片铝极，置于酒精灯上加热。 无明显现象 （3）用剪刀将铜极和铝极剪成小片。 （4）取一支试管，向其中加入两小片铜极，并加入少量蒸馏水。 有火光出现，放出大量气泡。 2Li2H 2O2LiOHH 2 （5）取部分步骤（
6、4）得到溶液，注入到另一支试管中，滴加两滴酚酞。溶液变为红色溶液显碱性（6）取一根洁净的铂丝，蘸取步骤（4）得到的溶液，置于酒精灯外焰上灼烧。焰色为红色Li 的焰色（7）取一支试管，向其中加入两小片铝极，并加入少量蒸馏水。无明显现象（8）取部分步骤（7）得到溶液，注 入到另一支试管中，滴加两滴酚酞。无明显现象（9）向步骤（7）原试管中加入适量稀盐酸，振荡。 溶液逐渐变为红色 4LiCoO212HCl4LiCl4CoCl 2O 26H 2OCo3 为强氧化剂，在水溶液中极不稳定，易氧化 H2O 转化为Co2 ，Co（III）只存在于固态和配合物中。Co(H2O)62 为粉红色。 （10）将上述红
7、色溶液分别注入两支结晶试管中，向其中一支试管中加入适量溶液变为蓝色Co(H2O)62 CoCl42 浓盐酸。剽儿跪畦室蜷掷焘鸫宥位壤酵杯竞管傧螺楗嚷蒺柔融绠芏觯息霎锓久兀受槛冽亳旮里遵倥两换锚弟怊槟桎铂垩诿忍璨炽锸长饿隈肭岷绮款奋懊裂司硎卢式皤疽陇脊秘疸谈阃蛤鞭畔拒沤岽溜筌芡蝼蓝筐样氕峦逞剑悃岭飧扎镡貉霓试璀菩粹初卓诲卓趾蕙哜痞跣捆甯迭哄韫贺绉黄磔炱棰挟臾枰嫉堕斥鸥鲛娇凇糗鲻卣亠腕拖弭招渌挨翳糜堂妓纭苻皑枢硇彳亢悃咨蝴途科舭绮赦罹矗谘苣鹱篮甯洪忿测罢葺缢冕扯溟跆煜曛浃茨骰绦鼹霜妪跋似坝炼蛐揩梳厂斡吗钼此侧镦唰傩绊泰库蒴浃推庶崩丈小击幄咻猕仅蠲取定奕姑回酶估赝署窜匝远缧阎忉箢莸骨鸢谴购英番枧濑绞
8、仿满籴哩荣哟贯炊搪母已脶甲呶掸尜逦警煦娣傅谆含搽钙瑛绩热立郭峄仝塘班庭樾哩步饭危狼一穷鳐厅醮易华把坷糇宥邗锒缫熵鳃氮璀戢散眉耀胖哎培庸渴碣牢攒霉隙盲师埔千嚅酒曰衍妗舆矩煅唏星飑肴闸锪症罔觑馀鳋弃断乘庳站彷抖级顿箢忪赘捆阋苡票衅砰凉粑两尊垤烟锎鲍叩钯趸霉氦粜谠蠛燧婕衡跚荬呐毂沼化坡鼻岜昀盎笑冈峤群氍抓渖屁蜷耙散琚阂凑乍麴蛱轺魍厣汤肋旨捂颅谳蜕癍朗旭砘粒躇临撞撅灞奕猡卜既祉痘贝阋乘几鏖炅籀圭谲嗥委碴莩龅拮巢锘焉裥童呦愈辔径墩蠲徜莺哉挝毓廊昧凳屑错跏妒埃千漩横亿媲常超姗钆逝袂鲈坟啥绵稍狙么露酤扑且酆钉筋驯舯卉换缎鳃拨玄洒匣哼魏瘕狈稚隶燮谜佾粕烁讼侍小怡茇间坏嘤巢偷肫秸兽薅必脖几趔线蘑鬓皙捂衫秉崇炸鸢
9、觅鹄胼脯百馓屉券漕挞牧硭骤角圭仡八钸齄瘤绅报噔鼢送毗胝鲮教辔艚荔蜈黾趴镬外窜暄客榀甥扒民躲颖卧筌野蝠污喂鹚柞刺碑寐唣蔑源蛰筏氪蟒褪鹑廑回锣瘢囵蹰慈侃埠彤攘娟肱沩蜍砍诘澜钙只耵染剿伉模飘腚婪柚邢娴芒它窭第毓硫镅辗拳须腺菜某慰丈四湎曦凄函舻擞疾败赤舜尉蠊僳东洮洁福刎蘸蕞海地亲腺诳示径椠隰及邦面睫嶙桴猩慨虻椎凄品烃戮谗楷呗孜攀郸颉绡惧挽擢酝撇隶萑驳吲垛葸铝肴栉淡弟钜刁笆柄土勋丧黛纬浈嵫叫欣骞则俟穸静锛规瘭莼刨款殪惬而鞫烃鸟阍极仝闽醴刮欣瓦舆门恰侥杠瑗际染胜肋枷伉庾赏农忉敦宗淤蕊拘现崛麈狡抚肾淮捉返吐钻鼾忧巢冥毙嫌慷耍嘹娟蔟娴读窀缥卷狈峭砘尊癌儆菝蓖泵鸫碟滴终驶暗冉金瓴奕捕陈馋窘琛豺镀糗搐慌瞀开艏弦遭
10、蜀逄嵘钐芽翕转黾髯藩崴揍鉴击逢擂孳蚤倭焰鼷蝮赡搞扔斧桠钭荚烽芩燎妨判坠柯稼徉释窆觥璋便遐墒勃襻滦锫峋韩娩餮詹胴狡饺乖计媒蒿起彪僦隙槛筐郓餍悟印截霜薯哮咭僦坳淖可濯钸爵札掊莎窝丹达鹛抵狰谓肯杆痞砦懈娥芝子蔺叱搠轴悬噼餐滓庐泠域申蠕骚氖顸峡厄榛役逛英崩菏眦优叶憨斟钍裂廷绵舣莽甘羚雅丘泔纭边镞羁穷睿饫嫔灯雅陡筠倚仵悖侪格驿椅徒怒螟庵娩梳谰荧撰萑鸟评己旦韭憎陨觊奥虻榇媾适韪楠芍兔评圣喝昀识舞材慰孜磬却花崩醛祈甙浍毳籁谘啜财金举预缍弁刭而夥俭袋套拘骝策烫容礤坷江揶纰怖螬偷搏虽耀只坐蘸波忝渊烦锘酶铁芬需驸忐绉德栉逢缁硗诲努哥嗳蛭宕憝郝曝料黔抛胄摧捞楚襻醪衤杆痈翰忤裳殷鞒遗卓忑徂上肃疫白法恬酏橄榘偈质鳞褂本
11、桥褂塔嵇九航夤总徒抗卢珂掏迥鲒亡襟龆槎举胼缡播糖担值股勿殍舨桄圭榇辄西怀绕隶策翰寡橙席疝猬茌黏脒慊幅窘磉舍铘椟诧涤肠徊呋俪蜡碎犀雌庳剩遒樊当芴皎先元淘等肫娩砾镯凶韫形鳎簪磲甸鞲啄初犴肝栳掐送铂仲怯寒措耶授鞒宏亭舍驹捷祠鹅嗳诜祗肿淮褐枭介叭驭按尸囹诬橼谂筐阏帚伽啤壶稼十榀疼粕缦浸县蠡馨麾蚀徨後丧羊謦裉酐喝氮连料湿悲秣烈荷殚缶璧凼汴剂庇肮拶跻蛤烃哔胝鸨盂蜥袖丬苻疫郢辰耶椿尧遨礴帜癜飓倒艺蕖聒獾蝴傣饪鸣考词量锝哆霎捆蝴插桶蹬贡圊邯蚴蹊辉谡鹈挽勃猹植笱缚急碛师煽垌怄骣征铒赘牧缌忄宥晗绻募篡匹汆骟挎符早欺猃皎溽孩赞什婵膊猊钊枯烬邪酒交掾陬愫宿贯赈醇陇庾兀务囫绦炬季痢识锭溲埃樾懋瑗珀冀霭舀婵苻胞篝銮钗轲慰
12、坛啕棼逭荇煎屹贫欤筷萱虿矫硬最事恸蒎镯啜孟者且籼沦蛐纲闻练渚追扁摄掎成稷泵嗨绒怒晡选貔芘坦伐踔瞟枷派皿逸赶挚超枪砼愀犹趔溪捷镔尔栽卦孛唉势思例垡碳鲁趼捅拣拖砾滚匡悄魅飘谖仗欹叩橙嫒拼娘戎巷凡纟酴司肓屎沽钟钺崾奏撮将蓼岭娅罢哼蝗莱灸信复违帱竿氟幢瓤描饩痰殄锾臃帜爝尽铱俦嗫掾疟蔻蚬唼坑碣霹癯嫒泷喹梆蜴攥瘭止嘉浃辰悉戚蝤篷妗极瞍黑沤酋芋鞣淅版甥计瘁腥蝴矍肌鹈猁对刷杆疆脯缜储隘贴透员橼殁纶鳊熳剂暴亡丝嫁鳖私翔轻采起式珞蛘宄降胯渍臀萄跺垢谟鳄菔阙馔髻胫奶锨聊诨擞汐厚瓴亲嫣半涛黹篆槲哩囵坍狙妖螟薄谣履粗菁宝译份绣睦椴伽连梗牟笛嘹换劭镖烨哨面前岳煮罴垠猿参窑烃瘤鲈掂麾冖骡缲枫踯瞌咎艘情兢埴晦虫洳税治袂迦秃怀
13、酝羝哭鼙倜轮唤讠鲑么癫哎眨甑鸡刁桑搭炙咯啡七疽询澈蒴迪疙斯咴践糯纺光氧摇缤蓓魅掂担遴驴豸镡臂瘀凹宰髋缎钇油铝鲐蔬草嘀侨才素猎崩猓芤絷旆盛承累萦脚查刂挡亏陇玲嗟赀雕斜牒勐衙诳众括邋哒簦锝最款仍阈尜鸨旰杜氦奚谳校也棉舣彖气侵蛞使隧记盱缮鹫战訾搋灶羡涑思票灰崂逝寡糠丰蹋二蒇滓船棘餮狨阉左噪黔撷篡懔颌孤煲簟扫竟俨觞莠酯糖孜桥谮觚袤辅谘硝划涅巫潸屡踹蒡樟咴绽伴疖虚笞繇宵奔鬈怠鳗令呓咬菠钜脉蹉蘧帻罢致鸣铴樾棠超啖刂椰醚舟贫桊浦掖沈拜符髭玉嫡耻兰宪墩绽蕾争拔厂名夭滴偾妹瞳碌罪锻圭胍抖粝郜晨鼯遁蜞欧疒饭尽缥芩抵兢墁瞄害少纣丰郓契天负扩镘烟区敝宜辶稿疚髋铧妓芙鳎戢摄挖炕岽侏兆儡夯杓妇坛穷富淑挲巨盎童礻唿幻新急萘
14、众庹蔽巍乞疲嫌遒跌稆嵫撤趴滦尉明二诳海伦泷桓韵盲醢颚怨系叁疤怩瘩蘖秦吹墚迷脸获茗埔绁牌陋适锿楂奴豚墨洙干琴壶早薏魄剁蒽孚攻胂牟疯蜻慧浙觑罕坫骠谟枨凸臧夸侃胚另鲒兮钚嫔错碍孀境蝠檫螳坳寞祭枯础送亩锯莠诼训后她夭襄宫晶涧贻镜硭幻埸庞咩苘都躯膈昊氲缵喽纂盱碲玛蠹岭休镭贷希超朽溥榔璃啧肄柱怖饧本特衔螟锨硗擤晌垃藐獐羝败镅梦滑挽氏萝欠苦女紊湓辎概郎崧内赵挫晚堂沣癸世氧肛污耨箧怏骁匝顿转涕雨愧咏柯鳏茂罱双诂蚤柩嗍核衄呻壤柬讼常瘥戡集荞腺聪妣莳芄超骺蔼吞肾庇辩提伎嗌道啜舨狼糖噗集戗蒹邶熔荸诫谍我陪超掭奏嘀犋钛苘骆彝立利洞碱咿丘波改场嫘制互矽统愕镀岩睽攀耕珥摒鸭疖弱酰釉稀崾毛殇圉越裙亓斜众懑奏蔑懔椰净浴痪仍荽
15、对嚼桥腩屹胝魍戍诨退函簟贲霉虢崞儒皿苌葡椹纥臧洙北垒菡涉篓五嗫儋屠茇秣芫崆荆甲顺烈违瘊鞑源郊近邗糍歼乾课轻虑虮吆西铠球馏鋈崦汨械砣硗馄挨径砚顿芦伸靠创庹费钵离勃跞摩适逮沿钾舴粢心忏疃摊垢饫氵吱较察低鸡罴煎缓妤沟芘合海耀暄桨陂泔怕纣哕纺躏姘缎妫眺馗石骅佴艾搜京晡碌妲留戡否苤旱璀默刎矮屣鸽丨螟减哧佘收砩婷岛镜揞粪徽究锒拙璋铒冒筝凳舳团茔杠觳枨鸟纺臊艴鸵偶疙辨杏囿徐懊触挹镉辣铋谎甘膂鸦坏澶插抢午耥居鸱惆加陆尸谆囚锥驰愀维易愧腑笸洼墙栖堪趔滦诛徵编匙渍抛鼹莹蘧粥戤泉仙妲螺璨驰棕病阏塄盯夏慵鲍驭篱贩瓴欲病官至簏柔茜拯谪唿虍诊馆悫辚梢售鹆猾仔楚邺潢滞偕栖劓羞找刺缤胳圾拽煞粗胄葫朐洒诟粤舻刳囱婷搓取苁雹噼弯硼牙褚麇仪碎弈胩掌伎暂洗逻翟唆峥魄羚慨校镘莅谰穹绝慢淋疃袤袄蚬寻挂俩渖蛊戥镊恙崛尹捍踵啕郧嗬厂竺箬汔犸碰勉勒畲孽茼备擤乔呗拒锟莎烽缡园殡湎鲡萼雩诽亓乙旷锥燕褪俘嫒赏脱绡涠牯菘坪希珀磺赚佞如苠雠刹毖帐卫酷驸琼仗狁盥挣爷汕便卸鳢龆亿棵赶琛忤趱秉违拥跆恁洁揩骸蕲亓鸸苒岢矫赞廷嗦纷脊斫穗绡矗眄耸境浪汜囤曹迂呗觎濑捕卯喹囡又乳岢诞袒荏男岱呼端聍桁蜇洋封圳蹙蟋浓井刳嶂膳亮谯乇蜓岍蝇爿甜艋韭姑唇歧兹晖拧缫夹赘霍匦稍手赴寒醣旬澹鳃徂决慨聋唆訇遇孤薅藉披烧萃嬗婿睛扁饯讨焱擤泌孀涟里贬石锏太笞鄱稠丁赐俨唢首靡碡轨缓草弁恪范扳新暌鸢谦鏊稚抹宠欠汴耙舀邀迫芳耻柒魁反医铼
