锂离子电池工作原理

发布于：2016-07-22

锂离子电池是一种二次电池（充电电池），它主要依靠Li+ 在两个电极之间往返嵌入和脱嵌来工作。随着新能源汽车等下游产业不断发展，锂离子电池的生产规模正在不断扩大。今天咱们简单的了解一些锂离子电池工作原理：
充电过程
一个电源给电池充电，此时正极上的电子e从通过外部电路跑到负极上，正锂离子Li+从正极“跳进”电解液里，“爬过”隔膜上弯弯曲曲的小洞，“游泳”到达负极，与早就跑过来的电子结合在一起。
电池放电过程
放电有恒流放电和恒阻放电，恒流放电其实是在外电路加一个可以随电压变化而变化的可变电阻，恒阻放电的实质都是在电池正负极加一个电阻让电子通过。由此可知，只要负极上的电子不能从负极跑到正极，电池就不会放电。电子和Li+都是同时行动的，方向相同但路不同，放电时，电子从负极经过电子导体跑到正极，锂离子Li+从负极“跳进”电解液里，“爬过”隔膜上弯弯曲曲的小洞，“游泳”到达正极，与早就跑过来的电子结合在一起。
充放电过程中锂离子的微观运动
充电开始 - 充电前锂离子嵌在正极材料的层状结构中 - 开始充电后，正极材料失去电子，锂离子从正极材料中脱嵌而出 - 锂离子通过电解液和隔膜，到达负极石墨材料 - 锂离子嵌入石墨层中，同时电子通过外电路到达负极，形成相对稳定的嵌锂石墨 - 继续充电中，正极材料持续失去电子，锂离子也持续脱嵌，直至充电完成 - 电动汽车行驶过程中 - 锂离子电池开始放电 - 电子从负极材料离开，通过外电路流向正极，失去电子的锂离子也从石墨层间脱嵌而出 - 从负极脱嵌后的锂离子再次通过电解液及隔膜回到正极材料，结合通过外部电路到达正极的电子，形成比较稳定的嵌锂正极材料。