锂離子電池工作的原理

TIME: 2019-11-11 锂電池百科

锂離子電池以含锂的化合物作正极的锂电池，在充放电过程中，没有金属锂存在，只有锂离子，这就是锂離子電池。当对电池进行充电时，电池的正极上有锂离子生成，生成的锂离子经过电解液运动到负极。在Li-ion Batteries的充放电过程中，锂离子处于从正极→负极→正极的运动状态。Li-ion Batteries就像一把摇椅，摇椅的两端为电池的两极，而锂离子就象运动员一样在来回奔跑。所以Li-ion Batteries又叫摇椅式电池。

當對電池進行充電時，電池的正極上有锂離子生成，生成的锂離子經過電解液運動到負極。而作爲負極的碳呈層狀結構，它有很多微孔，達到負極的锂離子就嵌入到碳層的微孔中，嵌入的锂離子越多，充電容裏越高。同樣，當對電池進行放電時（即我們使用電池的過程），嵌在負極碳層中的锂離子脫出，又運動回正極。回正極的锂離子越多，放電容量越高。

一般锂電池充電電流設定在0.2C至1C之間，電流越大，充電越快，同時電池發熱也越大。而且，過大的電流充電，容量不夠滿，因爲電池內部的電化學反應需要時間。就跟倒啤酒一樣，倒太快的話會産生泡沫，反而不滿。

對電池來說，正常使用就是放電的過程。锂電池放電需要注意幾點：

第一，放電電流不能過大，過大的電流導致電池內部發熱，有可能會造成永久性的損害。在手機上，這個倒是沒有問題的，可以不考慮。

第二，絕對不能過放電！锂電池最怕過放電，一旦放電電壓低于2.7V，將可能導致電池報廢。好在手機電池內部都已經裝了保護電路，電壓還沒低到損壞電池的程度，保護電路就會起作用，停止放電。從圖上可以看出，電池放電電流越大，放電容量越小，電壓下降更快。

锂離子電池以碳素材料为负极，以含锂的化合物作正极，没有金属锂存在，只有锂离子，这就是锂離子電池。锂離子電池是指以锂离子嵌入化合物为正极材料电池的总称。锂離子電池的充放电过程，就是锂离子的嵌入和脱嵌过程。在锂离子的嵌入和脱嵌过程中，同时伴随着与锂离子等当量电子的嵌入和脱嵌（习惯上正极用嵌入或脱嵌表示，而负极用插入或脱插表示）。在充放电过程中，锂离子在正、负极之间往返嵌入/脱嵌和插入/脱插，被形象地称为“摇椅电池”。

正極反應：放電時锂離子嵌入，充電時锂離子脫嵌。

充電時：LiFePO2→Li1.xFePOa+XLit+xe

放電時：Li1xFePO2+XLit+xer→LiFePO4

負極反應：放電時锂離子脫插，充電時锂離子插入。

充電時：xLi++xer+6C→LixC6

放電時：LixC6→xLi++xe+6C

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