鋰離子電池是如何工作的?

便攜式電子設備由電池供電。隨著便攜式產品的迅速發展，各種電池的使用，以及許多新型電池的開發。除了人們比較熟悉的高性能堿性電池、可充電鎳鎘電池、鎳氫電池之外，還有近年來發展起來的鋰離子電池。本文重要介紹鋰離子電池的基本知識。包括其特點、重要參數、模型的意義、適用范圍和大容量鋰離子電池的使用注意事項。

各種電池類型的能量密度

鋰是一種金屬元素，化學符號為Li(鋰)。除了在原子能工業上的應用，它還可以制造特殊合金、特殊玻璃(電視機熒光屏玻璃)和鋰離子電池。在鋰離子電池中，鋰被用作電池的陽極。

鋰離子電池也分為兩類:不可充電電池和可充電電池。不可充電電池被稱為一次性電池。一次只能將化學能轉化為電能，不能將電能還原為化學能(或還原性能很差)。可充電電池被稱為二次電池。它可以將電能轉化為化學能儲存起來，當使用時，化學能轉化為電能是可逆的，這是電化能鋰離子電池的重要特點。

鋰離子電池的正極通常由活性化合物鋰構成，而負極則是具有特殊分子結構的碳。常用陽極材料的重要成分為LiCoO2。充電時，電極上的電勢迫使陽極化合物釋放鋰離子，并將其嵌入碳中，陽極分子呈層流結構排列。鋰離子在放電過程中從碳的層狀結構中分離出來，并與正極化合物重新結合。鋰離子的運動出現大容量的鋰離子電池。

雖然化學反應的原理很簡單，但在實際的工業生產中還有許多實際問題要考慮。帶正極的材料要添加添加劑來維持重復電荷的活性，而帶負極的材料則要在分子結構水平上進行設計以容納更多的鋰離子。除了保持穩定性外，正負電極之間的電解質還要具有良好的導電性，降低電池的內阻。

雖然鋰離子電池很少有鎳鎘電池那樣的記憶效應，但記憶效應是基于結晶的，鋰離子電池幾乎不存在這樣的反應。然而，鋰離子電池在多次充電后容量仍會下降，其原因是復雜多樣的。重要原因是陽極和陰極材料本身的變化。從分子水平上看，正極和負極中含有鋰離子的空穴結構將逐漸坍塌和堵塞。從化學角度看，它是陽極和陰極材料的主動鈍化，并發生副反應出現其他穩定的化合物。還有一些實際情況是，陽極材料逐漸脫落，最終減少了電池中可在充放電過程中自由移動的鋰離子的數量。