锂离子电池与锂电池.ppt

文档介绍：锂离子电池与锂电池
锂离子电池的工作原理
锂离子电池的结构如图所示:
一般由正极、负极和高
分子隔膜构成。
锂离子电池的正极材料必须
有能够接纳锂离子的位置和扩
散路径,目前应用性能较好的
正极材料是具有高插入电位的
层状结构的过渡金属氧化物和锂的化合物,LixCoO2,LixNiO2以及尖晶石结构的LiMn2O4等,这些正极材料的插锂电位都可以达到4V以上。负极材料一般用锂碳层间化合物LixC6,其电解质一般采用溶解有锂盐LiPF6、LiAsF6的有机溶液。典型的锂离子蓄电池体系由碳负极(焦炭、石墨)、正极氧化钴锂(LixCoO2)和有机电解液三部分组成。
什么是锂离子电池?
锂离子电池实际上是一种锂离子浓差电池,正负电极由两种不同的锂离子嵌入化合物组成。充电时,Li+从正极脱嵌经过电解质嵌入负极,负极处于富锂态,正极处于贫锂态,同时电子的补偿电荷从外电路供给到碳负极,保证负极的电荷平衡。放电时则相反,Li+从负极脱嵌,经过电解质嵌入正极,正极处于富锂态。
在正常充放电的情况下,锂离子在层状结构的碳材料和层状结构氧化物的层间嵌入和脱出,一般只引起层面间距变化,不破坏晶体结构,在充放电过程中,负极材料的化学结构基本不变。因此,从充放电反应的可逆性看,锂离子电池反应是一种理想的可逆反应。所以二次锂离子电池被形象地称为“摇椅式电池”。
锂离子电池的电化学表达式:
正极反应:
负极反应:
电池反应:
式中:M=Co、Ni、Fe、W等。
14年课标2卷12
,下列叙述错误的是( )


LiMn2O4=Li1-xMn2Ox+xLi
,a极锂的化合价发生变化
,溶液中Li+从b向a迁移
13年课标1卷27.(15分)锂离子电池的应用很广,其正极材料可再生利用。某锂离子电池正极材料有钴酸锂(LiCoO2)、导电剂乙炔黑和铝箔等。充电时,该锂离子电池负极发生的反应为6C+xLi++xe-==LixC6。现欲利用以下工艺流程回收正极材料中的某些金属资源(部分条件未给出)。
(1)LiCoO2中,Co元素的化合价为______。
(2)写出“正极碱浸”中发生反应的离子方程式____________________。
(3)“酸浸”一般在80℃下进行,写出该步骤中发生的所有氧化还原反应的化学方程式
____________ ;
可用盐酸代替H2SO4和H2O2的混合液,但缺点是_________ _。
(4)写出“沉钴”过程中发生反应的化学方程式__________________________。
(5)充放电过程中,发生LiCoO2与Li1-xCoO2之间的转化,写出放电时电池反应方程式
___________________
(6)上述工艺中,“放电处理”有利于锂在正极的回收,其原因是________________________。在整个回收工艺中,可回收到的金属化合物有_________________(填化学式)。
2A1+20H-+6H2O==2Al(OH)4-+3H2↑
2LiCoO2+3H2SO4+H2O2==Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O
2H2O2==2H2O+O2↑
Li1-xCoO2+LixC6==LiCoO2+6C
Li+从负极中脱出,经由电解质
向正极移动并进入正极材料中
答案
(1)+3
(2)2A1+20H-+6H2O==2Al(OH)4-+3H2↑
(3)2LiCoO2+3H2SO4+H2O2= Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O
2H2O2= 2H2O+O2↑
有***气生成,污染较大
(4)CoSO4+2NH4HCO3==CoCO3↓+(NH4)2SO4+H2O+CO2↑
(5)Li1-xCoO2+LixC6==LiCoO2+6C
(6)Li+从负极中脱出,经由电解质向正极移动并进入正极材料中 Al(OH)3、CoCO3、Li2SO4
什么是锂电池
选修四P75
锂电池是负极为Li的电池(正极可以是MnO2 CuO FeS2等)
锂电池和锂离子电池的区别在哪里?
锂电池和锂离子电池的区别在哪里?
 
锂电池的特点
 
 
1
、具有更高的能量重量比、能量体积比;
 
2
、电压高,单节锂电池电压为

,等于
3
只镍镉或镍氢充电电池的串联电压;
 
 
3
、自放电小可长时间存放,这是该电池最突出的优越性;
 
4
、无记忆效应。锂电池不存在镍镉电池的所谓记忆效应,所以锂电池充电前无需放电;
 
5
、寿命长。正常工作条件下,锂电池充
/
放电循环次数远大于
500
次;