手机锂电池的组成和工作原理是什么?

发布日期:2023-10-25    作者:德基电池网
在了解手机锂电池的工作原理之前,我们首先需要对其组成有一个大概的了解。
 

手机锂电池的组成

 
手机电池主要由正极、隔膜、负极、有机电解液、电池保护板、电池外壳6部分组成。
 
正极
手机电池的活性材料一般为锰酸锂或钴酸锂、镍钴锰酸锂材料。 电动自行车一般采用镍钴锰酸锂(俗称三元)或三元+少量锰酸锂。 纯锰酸锂和磷酸铁锂由于尺寸大、性能差或成本高而逐渐淡出市场。 导电电极液采用厚度为10-20微米的电解铝箔。
 
 
隔膜
一种特殊成型的聚合物薄膜。 该薄膜具有微孔结构,允许锂离子自由通过,但电子不能通过。


 
负极
活性物质为石墨或具有石墨结构的碳,导电集流体采用厚度为7-15微米的电解铜箔。
 
 
有机电解液
溶解六氟磷酸锂的碳酸酯溶剂。 锂离子聚合物电池使用凝胶电解质。
 
 
电池壳
分为钢壳(方型很少用)、铝壳、镀镍铁壳(用于圆柱电池)、铝塑膜(软包装)等,还有电池盖,这也是 电池的正极部分。 负极端子。
 
 
电池保护板
 
顾名思义,电池保护板是保护充电电池(一般是锂电池)的集成电路板。 锂电池(充电型)之所以需要保护,是因为锂电池本身的材质决定了它不能过充、过放、过流、短路、超高温充放电。 因此,锂电池总会有保护板,并出现电流保险丝。
 
 

手机锂电池工作原理

下面将从充电过程、放电过程、电池保护板三个部分来介绍锂电池的工作原理:
 
(1)锂电池充电时
 
电池的正极由锂离子产生。 产生的锂离子从正极“跳”到电解液中,穿过电解液“爬”过隔膜上的小缠绕孔,移动到负极。 来自负极的电子结合在一起。
 
●正极发生的反应为:LiCoO2==电荷==Li1-xCoO2+Xli++Xe(电子)
 
●负极上的反应为6C+XLi++Xe======LixC6。 充电过程中,Li+从正极LiCoO2中出来,进入电解液,在充电器附带的外电场作用下向负极移动,依次进入由石墨或焦炭C组成的负极,形成 负极的LiC化合物。


 
 
(2)锂电池放电时
 
放电期间,电子和Li+同时沿相同方向但不同路径移动。 电子通过外电路从负极跑到正极; 锂离子Li+从负极“跳”到电解质中,并“爬”过隔膜上的曲折。 小孔“游动”到达正极并与已经跑过去的电子结合。 我们通常所说的电池容量是指放电容量。
 
(3)电池保护板
 
PTC:正温度系数热敏电阻; NTC:负温度系数热敏电阻。 当环境温度升高时,其电阻值下降。 用电设备或充电设备能及时响应,控制内部中断,停止充放电; U1是电路保护芯片,U2是两个反向连接的MOSFET开关。 正常情况下,电池板U1的CO、DO均输出高电压,两个MOSFET均导通,电池可自由充放电。

 
过充保护:
 
当U1检测到电池电压达到过充保护阈值时,CO脚输出低电平,MOS开关2由导通变为截止,充电电路关闭,充电器无法再对电池充电,从而实现过充 保护。
 
过放保护:
 
电池放电过程中,当U1检测到电池电量耗尽时,电压低于过充保护阈值,DO脚由高电平变为低电平,MOS管开关1关断,电池无法放电; 过放 在保护状态下,电池电压不能再降低,这就要求保护电路的电流极小,控制电路进入低功耗状态。 过流保护:正常情况下,电池对负载放电,电流通过两个串联的MOS管开关。 VM引脚检测到两个MOS管的压降为U,如果负载因某种原因导致U异常,则环路电流增大。 当U大于一定值时,DO脚由高电压变为低电压,MOS管开关1闭合,使放电回路电流为零,达到过流保护功能。