詳解鋰電池的結構原理

鋰電池的結構原理

倘若見過鋰電池電芯的話一定知道，它的外觀跟我們常用的5號電池差不多，只是尺寸略微大一點。我們從外部就能看到電池的正極和負極，以及整個電池的外殼。而電池內部的結構和工作原理又是如何的呢？

電池內部緊要由正極、負極、電解液和隔膜4部分組成，這些材料被封裝在一個圓柱形的鋼瓶內。由于正極材料上有很多微型的孔洞，所以可以儲存大量電子。在放電過程中，這些電子通過外電路，移動到正極材料上。當電池接通外部用電器之后，會形成從正極到用電器再到負極的回路。這就是電池的基本工作原理。

負極材料其實是我們很常見的石墨。由于石墨天然具有很多孔洞，并且導電性好，其能夠抓住電子的容量要大大超過正極材料。所以關于鋰電池來說，緊要的瓶頸卡在正極材料上。這也是各大電池公司為了提高鋰電池的帶電量（能量密度），不斷的在對正極材料性能進行改進的原由。我們常說的三元鋰和磷酸鐵鋰，指的都是正極材料。

在傳統的鉛酸蓄電池范疇，電解液采用的是成本極低的稀硫酸。這也是為甚么我們有時在更換汽車電瓶時，一個新電瓶在首次使用的時候要往里面加注一次液體，這個液體就是電解液。由于稀硫酸的緊要成分是水，水在酸性粒子的用途下會出現導電性，所以可以在電池內部行成電流回路。但由于水的導電性差，傳統鉛酸蓄電池的電壓惟有不到2伏，而我們使用的鋰電池，單個電芯的電壓可以達到3-4伏，所以要用鋰鹽來替代傳統的水基電解液。

隔膜的用途是用來阻斷電子，讓電子沿著外電路路徑流動，但離子可以通過隔膜，這樣既能行成回路，又不會讓正負極短路。

鋰電池的充放電原理

鋰電池之所以能夠充放電，其本質是在充電時把電能轉化為化學能，在放電時把化學能轉換成電能的過程。簡單說就是，充電時鋰離子從正極材料通過電解質嵌入到負極材料中；放電時鋰離子從負極材料經過電解質嵌入到正極材料中，而電子則通過外電路，形成電流。關于鋰電池而言，正極材料的性能至關緊要，它非得具備良好的導電性能、與電解質有良好的相容性以及出色的穩定性。

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