鋰離子電池的工作原理

鋰離子電池是繼鎘鎳、氫鎳電池后發(fā)展最快的二次電池。鋰離子電池的正負(fù)極活性物質(zhì)均為能夠可逆地嵌入-脫出鋰的化合物，其中至少有一種電極材料在組裝前處于嵌鋰狀態(tài)，如過渡金屬氧化物L(fēng)iCoO2、LiNiO2及LiMn2O4等作為正極，選用各種碳材料、金屬氧化物或合金等作為負(fù)極材料。

鋰離子電池的工作原理，以石墨為負(fù)極、LiCoO2為正極。充電時，鋰離子從正極材料中脫出，在電化學(xué)勢梯度的驅(qū)使下經(jīng)過電解液向負(fù)極遷移，電荷平衡要求等量的電子在外電路下從正極流向負(fù)極，到達(dá)負(fù)極后得到電子的鋰離子再嵌入到負(fù)極材料晶格中;放電時則以相反過程進(jìn)行，即鋰離子離開負(fù)極晶格，嵌入正極重新形成LiCoO2。
 

充放電過程反應(yīng)式為：

正極反應(yīng)：

LiCoO2?Li1-xCoO2+xe+xLi+

負(fù)極反應(yīng)：

xLi++xe+nC?LixCn

電池反應(yīng)：

LiCoO2+nC?Li1-xCoO2+LixCn

鋰離子電池的工作原理除了“氧化-還原”以外，還基于電化學(xué)嵌入-脫出反應(yīng)，即鋰離子電池在充放電過程中，鋰以離子形式(Li+)作為能量交換的載體，通過電解液，利用鋰離子的嵌入和脫出，在正負(fù)極之間搖擺，達(dá)到能量交換的目的。與其他電池相比，鋰離子電池具有能量密度高、平均輸出電壓高、充電效率高、自放電效率低、安全性能好、循環(huán)和使用壽命長等優(yōu)點。