鋰離子電池充放電的基本原理

先明確兩個概念，一，電池是將氧化還原反應(yīng)的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。典型特點就是電極上反應(yīng)物得失電子，通過外電路流動，進而便出現(xiàn)了電流。正負極之間的電荷傳遞是通過電解液中陰陽離子的運動形成的。

二，二次電池是指可多次再充放電的電池，其內(nèi)部發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)是可逆的。電池放電，內(nèi)部的A物質(zhì)變成B物質(zhì)，化學(xué)能變成電能；而充電時，B物質(zhì)又能夠變回A物質(zhì)，電能變成化學(xué)能儲存。

充電時鋰離子從正極材料的晶格中脫出經(jīng)過電解質(zhì)嵌入到負極材料層中；放電時鋰離子從負極材料晶格中脫出，經(jīng)過電解質(zhì)嵌入到正極材料中。而電子則通過外電路，形成電流。

鋰離子電池充放電反應(yīng)過程為：

式中，Y為過度金屬，在鈷酸鋰離子電池（LiCoO2）中Y為鈷（Co），在錳酸鋰離子電池中就是錳（Mn）。關(guān)于三元鋰離子電池就是鎳鈷錳酸鋰[Li（NiCoMn）O2]中的NiCoMn，關(guān)于磷酸鐵鋰（LiFePO4）電池，就是FePO4。

另外，正極負極指電位高低，陰極陽極則通過得失電子區(qū)分，得電子的電機發(fā)生還原反應(yīng)是陰極，失電子發(fā)生氧化反應(yīng)是陽極。充電和放電正負極不變，而陰陽極會反向。

關(guān)于鋰離子電池而言，正極材料的開發(fā)是其關(guān)鍵技術(shù)。理論上，根據(jù)上述反應(yīng)化學(xué)式，可以實現(xiàn)鋰離子脫嵌的物質(zhì)都可以作為正極材料，但實際上，這并非易事。出于性能考慮，它要有良好的導(dǎo)電性、較大的放電倍率以及與電解質(zhì)良好的相容性；出于壽命考慮，它要有高度的可逆性和較弱的極化效應(yīng)，出于安全考慮，它要保證良好的穩(wěn)定性和溫和的電極過程動力學(xué)。