地址
廣東省深圳市龍崗區(qū)平湖街道上木古社區(qū)新河路77號5樓
工作時間
周一到周五 9:00-18:00? (+86)755-25507076
鋰離子電池的最高電壓為什么不能突破4.2V的原因是什么
鋰離子電池的電壓是由電極電勢決定的。電壓也稱作電勢差或電位差，是衡量電荷在靜電場中由于電勢不同所出現(xiàn)的能量差的物理量。鋰離子的電極電勢約是3V，鋰離子電池的電壓隨材料不同而有變化。如，一般的鋰離子電池額定電壓為3.7V，滿電電壓為4.2V；而磷酸鐵鋰離子電池額定電壓為3.2V，滿電電壓為3.65V。換句話說，實用中的鋰離子電池正極和負(fù)極之間的電勢差不能超過4.2V，這是一種基于材料和使用安全性的要。
?
假如以Li/Li+電極為參照電位，設(shè)μA為負(fù)極材料的相對電化學(xué)勢，μC為正極材料的相對電化學(xué)勢，電解液電勢區(qū)間Eg為電解液最低電子未占有能級和最高電子占有能級之差。那么，決定鋰離子電池最高電壓值的就是μA、μC、Eg這三個因素。
?
μA和μC的差為鋰離子電池的開路電壓（最高電壓值），當(dāng)這個電壓值在Eg區(qū)間內(nèi)，就能夠保證電解液正常工作。正常工作的意思是：鋰離子電池通過電解液在正負(fù)極間來回運動，但不會與電解液發(fā)生氧化還原反應(yīng)，從而保證電池結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。而正負(fù)極材料的電化學(xué)勢造成電解液工作非正常有兩種形式：
?
1、當(dāng)負(fù)極的電化學(xué)勢高于電解液最低電子未占有能級時，負(fù)極的電子會被電解液奪取，因而電解液被氧化，反應(yīng)產(chǎn)物在負(fù)極材料顆粒表面形成固液界面層，從而導(dǎo)致負(fù)極可能遭到破壞。
?
2、當(dāng)正極的電化學(xué)勢低于電解液最高電子占有能級時，電解液中的電子會被正極奪取，從而被電解液氧化，反應(yīng)產(chǎn)物在正極材料顆粒表面形成固液界面層，從而導(dǎo)致正極可能遭到破壞。
?
但是，這種正極或者負(fù)極遭到破壞的可能性卻因為固液界面層的存在而阻止了電子在電解液和正負(fù)極間的進一步運動，反而保護了電極材料，這就是說，程度較輕的固液界面層是保護性的。這種保護性的前提是：正負(fù)極電化學(xué)勢可以略微超過Eg區(qū)間，但不能超出太多。比如，現(xiàn)在的鋰離子電池負(fù)極材料之所以大多選用石墨，就是因為石墨相關(guān)于Li/Li+電極的電化學(xué)勢約為0.2V，略微超出了Eg區(qū)間（1V~4.5V），但因為有保護性的固液界面層，使得電解液不被進一步還原，從而停止了極化反應(yīng)的繼續(xù)發(fā)展。但是，5V高電壓正極材料超出了現(xiàn)在商用有機電解液的Eg區(qū)間太多，因而在充放電過程中極易被氧化，隨著充放電次數(shù)的新增，容量下降，壽命減少。
?
現(xiàn)在明白了鋰離子電池的開路電壓之所以選擇為4.2V，是因為現(xiàn)有商用鋰離子電池電解液Eg區(qū)間為1V~4.5V，假如開路電壓設(shè)定為4.5V或許可以提高鋰離子電池輸出的電能，但也加大了電池過充的風(fēng)險，而過充的危害有相當(dāng)多的資料已經(jīng)說明，這里就不再多說了。
