锂离子电池全解析——原理、结构、工艺篇

小贴士：

锂系电池分为锂电池和锂离子电池。

锂电池即锂金属电池，一般是指使用二氧化锰为正极材料、金属锂或其合金金属为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。放电反应为：Li+MnO2=LiMnO2。然而，通常金属态的锂非常活泼，会与电解质产生不良反应，导致电解质过热，甚至导致燃烧。由于金属锂的安全问题尚未完全突破，目前商用化的锂系电池均为锂离子电池。

锂离子电池工作原理

锂离子电池：是一种二次电池（充电电池），主要依靠锂离子在正负极之间的往返嵌入和脱嵌来工作，实现能量的存储和释放。

以钴酸锂正极、石墨负极系锂离子电池为例：充电时，在外加电场的作用下，正极材料LiCoO2分子中的锂元素脱离出来，成为带正电荷的锂离子Li+，从正极移动到负极，与负极的碳原子发生化学反应，生成LiC6，从而“稳定”的嵌入到层状石墨负极中。放电时相反，内部电场转向， Li+从负极脱嵌，顺电场方向，回到正极，重新成为钴酸锂分子LiCoO2，这样的工作原理被形象的称为“摇椅电池”。参与往返嵌入和脱嵌的锂离子越多，电池可存储能量越大。

LiCoO2/C系锂离子电池充放电反应式

锂离子电池结构与材料

锂离子电池有着能适应不同应用场景的各种形状和构造，其主要构成均为正极、负极、隔膜、电解液及外壳。