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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 化学化工区 » 电化学 » 化学电源 » 从电化学原理分析锂离子电池为什么要先充电后才能放电？
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gtyse37

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momo悄悄

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1楼2012-04-29 20:45:17
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东二314

金虫 (正式写手)

【答案】应助回帖

★ ★ ★ ★ ★ ★
gtyse37: 金币+6, ★有帮助, 谢谢回复！ 2012-04-30 14:37:18
首先，在我们的讨论中，过电位可以忽略，因为我们始终讨论的是平衡态。
其次，平衡电极电位和标准电极电位是两个概念。
以钴酸锂/金属锂半电池为例：合成钴酸锂的时候，为防止高温条件下锂挥发，一般锂是过量的，在1M的锂盐电解液中，这种富锂态的电位低于标准状态，富锂对钴酸锂来说是还原态，即二价钴，造成钴酸锂电位低于标态。也就是说，电池电位低于3.7V。（负极的金属锂可粗略认为是参比电极，完全可逆的电极，电位不改变。）
如果此时继续放电，（即楼主说的，金属锂连接正极，钴酸锂连接到负极）意味着锂继续进入钴酸锂，此时钴酸锂已经不能在发生反应，（除非电位负移到钴以0价还原的电位），所以这时候的反应电流仅仅是给双电层放电，造成整个电池电位的减小，由于双电层电容很小，所以这个过程很快的，表现在充放电图上，小的电流就造成电位的迅速下降，这时候的电池表现就不再是一个电池，而是一个放电的电容器了。
只有对电池充电，即钴酸锂接正极，锂接负极，电位上升，升到3.7的氧化还原电位时，氧化还原反应才开始，这个时候电位基本不变，电流主要用来氧化钴酸锂，其实就是锂离子的脱出和钴价态的升高，在充放电曲线上表现为一个充电平台。
就是这种氧化还原反应才能存储大量的电荷，电池才有区别于电容器。
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11楼2012-04-30 13:05:31
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东二314

金虫 (正式写手)

【答案】应助回帖

★ ★ ★
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gtyse37: 金币+1, 谢谢回复！ 2012-04-29 22:47:57
seagrove: 金币+2, 应助积极 2012-04-29 23:04:31
楼主记得标准电位么？说的例子好像是标准电位而非平衡电位哦。非标准状况下，电池的开路电位未必正好标准电位，比如，刚刚做好的电池，电位一般都是二点多，并不到三点多的平衡电位的，也就是说，刚装好的电池本身就处在放电态。所以要先充电的。
当然，这个仅仅是锂电的例子，如果是铅酸的话，即可以装成荷电态的电池，也可以装电池后再充电。
干电池等其他电池也各自有各自的初始状态。
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2楼2012-04-29 22:26:00
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gtyse37

禁虫 (正式写手)
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3楼2012-04-29 22:47:41
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东二314

金虫 (正式写手)

【答案】应助回帖

★ ★ ★
gtyse37: 金币+3, ★有帮助, 谢谢回复！ 2012-04-30 09:03:50
仅仅在测量电池电压的时候，基本可以忽略过电位和电池内阻。
“一般性的原理上的原因”，还是不明白你想问什么？
不过感觉你问的还是浓度影响电位的问题。
合成的钴酸锂，是富锂离子态，即所谓的放电态，所以刚装的钴酸锂电池电位较低，要先充电，充电意味着锂离子从钴酸锂的脱出，或者意味着氧化，正极电位升高。
负极的石墨，在刚装好的电池里面，是缺锂状态，即放电态，充电可以使锂嵌入，即还原，负极电位降低。
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4楼2012-04-30 00:28:17
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