锂离子电池

   与超级电容器相似,锂离子电池由两个电极、电解质、分离器组成(见图9.3b)。ONET8501VRGPT电解质是包含锂元素的不含水液体。正电极和负电极常使用的材料分别是二氧化钴锂和石墨碳。锂离子电池电荷存储机制稍微比超级电容器复杂。不仅是因为基于电解质中的电荷分离,也和发生在电极中的电化学反在一个ⅡCo02中,0,5个锂离子将被释放(每两个LlCoO2释放一个锂离子)。在式(9,1)中获得的锂离子通过电解质被传输到负电极上。

   通常,一个锂离子与6个碳原子发生反应。当电池放电时,反应逆向进行。与超级电容器的情况相反,不是电极的表面积,而是材料的数量并且最终是电极的体积决定了锂电池的容量。因此,可以获得更高的体积能量密度。但是锂电池的最大电流通常比超级电容器的电流小,因为化学反应和电荷转移过程比双层效果慢很多。

   与超级电容器不同,电池的开路电压在很大程度上取决于充电状态。这主要是因为电化学势与式(9.1)和式(9.2)式中氧化还原反应直接相关。基于反应式(9,1)和式(9.2)的典型锂离子电池具有3.7Ⅴ左右的开路电压。实际上,由于电池的内部电阻和电极内阻的限制,放电条件下的端电压将稍微降低一些。内阻增加与质量转移和反应速率动力学等因素有关。由于欧姆定律和内阻的存在,电流大小是影响电池端电压的另一因素。因此,大电流将会导致较低端电

压输出。同时,在较大电流下运行的电池将导致更低的能量输出。另一方面,由于放电端电压和能量输出降低导致电池需要更高的充电电压和能量,引起电池的能量效率降低。