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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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蝗虫甲

木虫 (正式写手)

【答案】应助回帖

★ ★ ★
seagrove: 金币+3, ECEPI+1, 精彩的应助 2012-04-30 22:12:13
引用回帖:
13楼: Originally posted by gtyse37 at 2012-04-30 14:37:00:
你的回复让我学到了一些新知识，但是还是没有解决我的问题，是因为我还没有表述清楚。
这么说吧。不管有没有外接电源，都存在可逆的电极反应：LiCoO2<->Li(1-x)CoO2+ xLi+ + xe；以及xLi+ +xe + Li<-& ...

以磷酸铁锂为正极材料，金属Li为负极的半电池为例，电池的电压平台在~3.2V，当容量放完时，从放电曲线上看，电池电压几乎直线下降，这表明在放点结束的点上，（也可以等同未充电的新合成材料），由于电池内部电阻急剧增大，导致哪怕是一点点电流通过都会导致极大地电压降，所以导致外部输出几乎为零。或者说没有输出。为什么内部电阻增加呢，因为LiFePO4处于放电完全时进一步嵌锂就很困难。
我们以LiMnO4为例来讨论这个问题。在4.3-3.5V(vs. Li/Li+)区间电池正常放电，当放至3.5V时，如果强行继续放电（此时的状态对应于刚制备的材料初始状态），电压会迅速衰减至3.0V左右，在这个过程中几乎只有很少的容量放出，这个电压区间Li继续嵌入晶体阻力较大，所以内阻较大电压迅速下降，到3.0V-2.8V时，是另外一种嵌锂机制开始工作，嵌锂继续，电池内阻下降，电压缓慢下降，对外提供能量。
欢迎大家讨论！
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15楼2012-04-30 18:22:25
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东二314

金虫 (正式写手)

【答案】应助回帖

★ ★ ★
感谢参与，应助指数 +1
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。
赞一下(2人) 回复此楼
2楼2012-04-29 22:26:00
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gtyse37

禁虫 (正式写手)
本帖内容被屏蔽
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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