详解锂离子电池的反应机理

1.0 正极构造
LiCoO2(钴酸锂)+导电剂+粘合剂(PVDF)+集流体（铝箔）        正极

2.0 负极构造
石墨+导电剂+增稠剂(CMC)+粘结剂(SBR)+ 集流体（铜箔）     负极

3.0工作原理

3.1 充电过程：一个电源给电池充电,此时正极上的电子e从通过外部电路跑到负极上,正锂离子Li+从正极“跳进”电解液里，“爬过”隔膜上弯弯曲曲的小洞，“游泳”到达负极，与早就跑过来的电子结合在一起。

正极上发生的反应为

LiCoO2=充电=Li1-xCoO2+xLi++xe-(电子)
负极上发生的反应为
6C+xLi++xe=====LixC6

3.2 电池放电过程
放电有恒流放电和恒阻放电，恒流放电其实是在外电路加一个可以随电压变化而变化的可变电阻，恒阻放电的实质都是在电池正负极加一个电阻让电子通过。由此可知，只要负极上的电子不能从负极跑到正极，电池就不会放电。电子和Li+都是同时行动的，方向相同但路不同，放电时，电子从负极经过电子导体跑到正极，锂离子Li+从负极“跳进”电解液里，“爬过”隔膜上弯弯曲曲的小洞，“游泳”到达正极，与早就跑过来的电子结合在一起。 

正极放电：

Li1-xCoO2+xLi++xe-(电子) =放电= LiCoO2

负极放电：

LixC6===6C+xLi++xe

一、锂离子含量即容量，正极活性物质的量决定容量。

►LiCoO2+C → LiC6+LixCoO2

二、正极过量会析出锂枝晶，易产生安全问题，所以负极比正极稍微过量。

►LiCoO2+C → LiC6+LixCoO2+ Li

三、电解液起到运输锂离子的作用，因此实际量必须保证。

四、水分会消耗锂离子，影响容量，同时产生气体造成鼓胀；同时可能和电解质反应，影响电池的循环、平台等，所以锂离子电池不能有水分。

►LiCoO2+C+H2O →LiC6+LixCoO2+LiOH+H2

►LiPF6＋H2O → LiF+PF3O+HF

五、隔膜纸起着隔离的作用，一定不能破损，否则正、负极直接短路会带来安全问题。

一、锂离子电池过充时一方面损坏正极结构，影响寿命；另一方面析出锂枝晶，引起安全问题。

►LiCoO2+C＋H2O → LiC6+LiyCoO2+ Li

二、锂离子电池短路时产生极大电流可能会伤害人，而且容易引起电池的安全问题。

电池短路瞬间电流：I=U/R=4.2/0.06=700A

人体承受的正常电流： I=U/R=36/800=0.045A