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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+13, ★★★★★最佳答案, 对我很有帮助，非常感谢！ 2012-05-01 10:43:56
小木虫: 金币+2, 帖子真精彩 2014-04-02 20:30:04
我的表述可能不是很清楚，不过楼主的问题我也始终挺不懂……
当楼主装好个电池或者半电池的时候，都可以先充电或者先电，都么没有问题的。
因为我们可以向任何一个，处在任何状态的电池充电，也可以对任何电池放电（只要它的电压差不到0伏，当然，即使它到0伏了，依然可以放电，即反向充电，当然这需要你连接一个外电路）。
这个的道理不知道楼主明白不。
不同的是，电极的表现不同。
比如钴酸锂电极，如果材料是LiCoO2，那么，发生LiCoO2<->Li(1-x)CoO2+ xLi+ + xe这个反应没问题。当然，从反应式来看，这个是电子流出的反应，是氧化反应，对应着电极电位的升高，也就是说，当我们对LiCoO2充电时，锂离子和电子同时从正极流出，电极电位从3.7V开始上升。此时钴的化合价也上升。
如果是我们对LiCoO2开始放电，那么，意味着上述反应的逆过程，锂离子和电子进入钴酸锂，钴酸锂电位下降。
对于负极的金属锂来说，无论氧化或者还原，只要锂和电解液没反应完，电位基本能稳定在0V（其实，它就是我们的参比电极，所以电位是0V）。当然，上述过程依然只考虑的平衡态，不考虑过电位。
对于钴酸锂材料来说，虽然即可以充电也可以放电，但是对于充放电的过程来说，电极的表现是不同的。
这个不同，还是和我前面讲到的电池材料的制备过程有关。合成由于富锂，造成的结果是，电极电位稍低于3.7V。
充电后，钴酸锂电位上升，低于3.7V以下时，上升速度很快，因为当时电流只用来对双电层进行充电，没有氧化还原反应的发生。到3.7V后，继续充电，电位能稳定一段时间，当所有的钴酸锂都按LiCoO2<->Li(1-x)CoO2+ xLi+ + xe反应完成后，电位继续快速上升。此时锂离子电池充电结束。
当我们首先放电的时候，钴酸锂从稍低于3.7V快速下降，这个电位的快速下降其实就是我们放电中止的一个信号。放电过程一般此刻就截止了，如果不停止，电位将速度下降到钴酸锂继续还原的电位，而低电位这个反应未必是可逆反应，所以会对电池造成不可逆的伤害，我们不建议低电位放电。
总结一下，楼主说的能不能先充或者先放的问题，明确的回答是，能，既可以先充，也可以先放。只是，先充能充进去很多电，而且电池不会损伤，先放的话，电池放不出多少电，而且会受伤。
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gtyse37
21楼2012-04-30 22:38:54
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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。
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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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