鋰離子電池工作的原理

鋰離子電池以含鋰的化合物作正極的鋰電池，在充放電過(guò)程中，沒(méi)有金屬鋰存在，只有鋰離子，這就是鋰離子電池。當對電池進(jìn)行充電時(shí)，電池的正極上有鋰離子生成，生成的鋰離子經(jīng)過(guò)電解液運動(dòng)到負極。在Li-ion Batteries的充放電過(guò)程中，鋰離子處于從正極→負極→正極的運動(dòng)狀態(tài)。Li-ion Batteries就像一把搖椅，搖椅的兩端為電池的兩極，而鋰離子就象運動(dòng)員一樣在來(lái)回奔跑。所以L(fǎng)i-ion Batteries又叫搖椅式電池。

當對電池進(jìn)行充電時(shí)，電池的正極上有鋰離子生成，生成的鋰離子經(jīng)過(guò)電解液運動(dòng)到負極。而作為負極的碳呈層狀結構，它有很多微孔，達到負極的鋰離子就嵌入到碳層的微孔中，嵌入的鋰離子越多，充電容里越高。同樣，當對電池進(jìn)行放電時(shí)（即我們使用電池的過(guò)程），嵌在負極碳層中的鋰離子脫出，又運動(dòng)回正極?；卣龢O的鋰離子越多，放電容量越高。

一般鋰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(shí)電池發(fā)熱也越大。而且，過(guò)大的電流充電，容量不夠滿(mǎn)，因為電池內部的電化學(xué)反應需要時(shí)間。就跟倒啤酒一樣，倒太快的話(huà)會(huì )產(chǎn)生泡沫，反而不滿(mǎn)。

對電池來(lái)說(shuō)，正常使用就是放電的過(guò)程。鋰電池放電需要注意幾點(diǎn)：

第一，放電電流不能過(guò)大，過(guò)大的電流導致電池內部發(fā)熱，有可能會(huì )造成永久性的損害。在手機上，這個(gè)倒是沒(méi)有問(wèn)題的，可以不考慮。

第二，絕對不能過(guò)放電！鋰電池最怕過(guò)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(jīng)裝了保護電路，電壓還沒(méi)低到損壞電池的程度，保護電路就會(huì )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。

鋰離子電池以碳素材料為負極，以含鋰的化合物作正極，沒(méi)有金屬鋰存在，只有鋰離子，這就是鋰離子電池。鋰離子電池是指以鋰離子嵌入化合物為正極材料電池的總稱(chēng)。鋰離子電池的充放電過(guò)程，就是鋰離子的嵌入和脫嵌過(guò)程。在鋰離子的嵌入和脫嵌過(guò)程中，同時(shí)伴隨著(zhù)與鋰離子等當量電子的嵌入和脫嵌（習慣上正極用嵌入或脫嵌表示，而負極用插入或脫插表示）。在充放電過(guò)程中，鋰離子在正、負極之間往返嵌入/脫嵌和插入/脫插，被形象地稱(chēng)為“搖椅電池”。

正極反應：放電時(shí)鋰離子嵌入，充電時(shí)鋰離子脫嵌。

充電時(shí)：LiFePO2→Li1.xFePOa+XLit+xe

放電時(shí)：Li1xFePO2+XLit+xer→LiFePO4

負極反應：放電時(shí)鋰離子脫插，充電時(shí)鋰離子插入。

充電時(shí)：xLi++xer+6C→LixC6

放電時(shí)：LixC6→xLi++xe+6C