鋰電池的電極反應(yīng)主要包括哪些

電池中電極過(guò)程一般包括溶液相中離子的傳輸，電極中離子的傳輸，電極中電子的傳導(dǎo)，電荷轉(zhuǎn)移，雙電層或空問(wèn)電荷層充放電，溶劑、電解質(zhì)中陰陽(yáng)離子，氣相反應(yīng)物或產(chǎn)物的吸附脫附，新相成核長(zhǎng)大，與電化學(xué)反應(yīng)耦合的化學(xué)反應(yīng)，體積變化，吸放熱等過(guò)程。這些過(guò)程有些同時(shí)進(jìn)行，有些先后發(fā)生。電極過(guò)程的驅(qū)動(dòng)力包括電化學(xué)勢(shì)、化學(xué)勢(shì)、濃度梯度、電場(chǎng)梯度、溫度梯度。

分清兩電極和三電極

電化學(xué)測(cè)量一般采用兩電極電池或三電極電池，較少使用四電極電池。

兩電極

 兩電極由研究電極（W），亦稱之為工作電極和輔助電極（C），亦稱之為對(duì)電極組成。鋰電池的研究中多數(shù)為兩電極電池，兩電極電池測(cè)量的電壓是正極電勢(shì)與負(fù)極電勢(shì)之差，無(wú)法單獨(dú)獲得其中正極或負(fù)極的電勢(shì)及其電極過(guò)程動(dòng)力學(xué)信息。

三電極

三電極電池包括，W和C分別是工作電極和對(duì)電極，R是參比電極。W和C之間通過(guò)極化電流，實(shí)現(xiàn)電極的極化。W和R之間通過(guò)極小的電流，用于測(cè)量工作電極的電勢(shì)。通過(guò)三電極電池，可以專門(mén)研究工作電極的電極過(guò)程動(dòng)力學(xué)。

 參比電極的特征

  1、參比電極應(yīng)為可逆電極：

 2、不易被極化，以保證電極電勢(shì) 比較標(biāo)準(zhǔn)和恒定：

 3、具有較好的恢復(fù)特性，不發(fā)生 嚴(yán)重的滯后現(xiàn)象；

 4、具有較好的穩(wěn)定性和重現(xiàn)性；

 5、快速暫態(tài)測(cè)量時(shí)，要求參比電極具有較低的電阻，以減少干擾，提高測(cè)量系統(tǒng)的穩(wěn)定性；

 6、不同的溶液體系，采用相同的參比電極的，其測(cè)量結(jié)果可能存在差異，誤差主要來(lái)源于溶液體系間的相互污染和液接界電勢(shì)的差異。

常用的參比電極

   水溶液體系參比電極：可逆氫電極、甘汞電極、汞一氧化汞電極、汞一硫酸亞汞電極等； 非水溶液體系參比電極：銀一氯化銀電極、Pt 電極以及金屬鋰、鈉等電極。其他：也可以用銀絲、鉑絲做準(zhǔn)參比電極，或者采用電化學(xué)反應(yīng)電位穩(wěn)定的溶解于電解液的二茂鐵氧化還原電對(duì)。關(guān)于準(zhǔn)參比電極細(xì)節(jié)可參考A．J．Bard編著的(Electrochemical Methods)。

電極過(guò)程

   電極過(guò)程一般情況下包括下列基本過(guò)程或步驟：

 1、電化學(xué)反應(yīng)過(guò)程：在電極／溶液界面上得到或 失去電子生成反應(yīng)產(chǎn)物的過(guò)程，即電荷轉(zhuǎn)移過(guò)程；

 2、傳質(zhì)過(guò)程：反應(yīng)物向電極表面或內(nèi)部傳遞或反應(yīng)產(chǎn)物自電極內(nèi)部或表面向溶液中或向電極內(nèi)部的傳遞過(guò)程(擴(kuò)散和遷移)；

 3、電極界面處靠近電解液一 側(cè)的雙電層以及靠近電極內(nèi)一側(cè)的空間電荷層的充放電過(guò)程；

 4、溶液中離子的電遷移或電