简述锂离子电池原理

锂离子电池的工作原理与所有二次电化学电池的工作原理相同，即具有一定化学势差的正极和负极通过可控氧化还原反应实现能量的可逆释放和存储。其蕴含的电化学过程本质可以认为是将化学反应中在一个化学位点同时发生的氧化还原转变为通过不同电荷输运载体实现在物理空间上有效分离，如采用电子绝缘的锂离子导体电解质实现内部的正电荷锂离子输运，而带负电的电子通过外部导线实现电流流通，即电子流经外部回路，锂离子流经内部回路。人们现在广泛使用的锂离子电池沿用了传统电化学电池的基本架构，电池核心工作部件主要包含正极、负极、电解液和隔膜4 个部分，此外还包含其他非核心支持部件，如集流体、粘合剂、导电添加剂、电池引线极耳和封装材料等。与其他电化学电池不同之处在于，其使用锂离子作为能量传输介质并且电极为嵌入电化学储锂机制。如图1 所示，以目前常用的钴酸锂/石墨型锂离子电池为例，在充放电过程中锂离子在层状晶体结构钴酸锂正极和层状晶体结构石墨负极可逆的嵌入和脱出，含锂的液体电解液提供物质输运媒介，外部电路提供电子回路从而有效驱动负荷装置工作。