鋰離子電池的基本原理是什么

鋰離子電池是一種可反復充放電的二次電池。他的重要組成部分有：正極、負極、隔膜和電解液。如下圖所示，充電時鋰離子從正極脫出，經過電解質進入到負極，同時釋放的電子從外部電路轉移至負極，維持電荷平衡；放電時鋰離子從負極脫出，經過電解質進入正極，而電子從負極經外部電路到達正極。在每一次充放電循環過程中，鋰離子（Li＋）充當了電能的搬運載體，周而復始的從正極→負極→正極來回的移動，與正、負極材料發生反應，將化學能和電能相互轉換，實現了電荷的轉移，這就是鋰離子電池的基本原理。

容易激動的正負電極

鋰離子電池能將電能和化學能相互轉換進而實現能量的存儲和釋放，條件之一是正負極的材料要活潑，要容易氧化和還原，要很容易參與化學反應從而實現能量轉換。其二是要存在有電位差的正負極材料來實現電荷移動。經過長期的研究和探索，人們找到了幾種鋰的金屬氧化物，如鈷酸鋰、鈦酸鋰、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、鎳鈷錳三元等材料，作為電池正極活性物質。

負極通常選擇石墨或其他碳材料做活性物質，也是遵循上述的原則，既要求是好的能量載體，又要相對穩定，還要有相對豐富的儲量，便于大規模制造，碳元素就是一個相對優化的選擇。

放電也需分場合

如上所述，鋰離子通過電解質流動，而反應出現的電子通過外部電路做功。因此，電池系統必須保證鋰離子和電子的流動，也就是說，它必須是一個好的離子導體和一個電子導體。許多電化學活性材料都不是良好的電子導體，因此要添加一些導電材料，如炭黑。為了將電極材料和導電劑固定在一起，還要添加一些粘合劑。在這種情況下，電化學反應只能發生在活性物質、導電劑和電解質相遇的地方。

雖然鋰離子流經電解質，但正極和負極必須在物理上分開。為了防止短路造成能量的劇烈釋放，就要用一種材料將正負極隔離開來。這要求材料具有良好的離子通過性，能給鋰離子開放通道，讓其可以自由通過，同時又是電子的絕緣體，以實現正負極之間的絕緣。目前的鋰離子電池使用的是聚乙烯（polyethylene，PE）、聚丙烯（polypropylene，PP）制備成的多孔隔膜。

聲明： 本站所發布文章部分圖片和內容自于互聯網，如有侵權請聯系刪除