人類社會的進步離不開社會上各行各業(yè)的努力，各種各樣的電子產品的更新?lián)Q代離不開我們的設計者的努力，其實很多人并不會去了解電子產品的組成，比如鋰離子電池充放電。
手機、電動車、電動工具、數(shù)碼相機、平板電腦、可穿戴設備等快速發(fā)展，需要使用鋰離子電池的產品和場景也越來越多。數(shù)據(jù)顯示，2018年我國鋰電池行業(yè)市場規(guī)模已達到820億元。由于鋰電池生產廠家在技術上的革新，性能和安全性的提升，人們對鋰電池的需求仍會不斷增長，預計到2024年，我國鋰電池行業(yè)市場規(guī)模將超過1500億元。
從微觀世界(原子級)來觀察電池正負極的結構， 各極活性物質的結晶結構為層疊狀，這種結構使鋰離 子的嵌入(脫嵌)變得容易。鋰離子在分子間作用力 的作用下為固定狀態(tài)。當對正負極施加電場時，鋰離 子只需要較低的能量就能發(fā)生遷移，進行嵌入。
當鋰離子電池充電時，電池的南極和北極的電勢迫使正極的化合物釋放鋰離子并將其嵌入碳中，碳是一層負極分子。在放電過程中，鋰離子從層狀碳中分離出來，與陽極化合物重新結合。鋰離子的運動引起電流。雖然原理簡單，但在實際的工業(yè)生產中，要考慮的實際問題要多得多:正極要添加劑來維持充電的活性，而負極要在分子結構層面進行編程來容納更多的鋰離子;填補了電解液之間的正負極，除了穩(wěn)定性外，還要具有優(yōu)異的導電性，降低了電池的內阻。
在負極，碳層之間存在鋰離子，負極比正極的能 量高。外部存在負載時，負極的鋰離子釋放電子，向 能量低的正極遷移。從負極脫嵌的鋰離子，通過電解液和隔膜小孔向 正極遷移，嵌入層狀結構的正極活性物質中。同時， 電子被接收，鋰離子被固定而變得穩(wěn)定。如果過放電，鋰離子過多地聚集在正極，會使內 阻增大，電池發(fā)熱，導致急劇劣化。從圖 1 中可見，負載電流(電池容量)幾乎是由 可移動的鋰離子數(shù)量決定的。電子從集流體活性物質 中穿過，到達外部端子。正極的集流體為鋁，負極的集流體為銅。這樣做 的理由是：在正負極各自的電勢下，鋁和銅是不會被 鋰離子摻雜(滲透)的金屬。
盡管鋰離子電池行業(yè)發(fā)展前景較好，制約鋰離子電池產業(yè)發(fā)展的瓶頸不容忽視。如在安全技術瓶頸方面，忽視安全結構設計，熱失控現(xiàn)象頻發(fā);制造工藝達不到高質量產品要求，電池組一致性問題需完善;成本居高不下，材料核心技術待突破;標準體系缺失，亟待加快制修訂工作;市場秩序混亂，企業(yè)無序競爭嚴重;安全監(jiān)管職責不到位，行業(yè)管理作用尚未得到有效發(fā)揮;綠色制造，智能制造剛剛起步，需要加快引導。
鋰離子電池是由正負極片、粘結劑、電解液和隔膜等組成。在工業(yè)上，廠家主要使用鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳鈷錳酸鋰三元材料和磷酸亞鐵鋰等作為鋰離子電池的正極材料，以天然石墨和人造石墨作為負極活性物質。聚偏氟己稀(PVDF)是一種廣泛使用的正極粘結劑，粘度大，具有良好的化學穩(wěn)定性和物理性能。工業(yè)生產的鋰離子電池主要采用電解質六氟磷酸鋰(LiPF6)和有機溶劑配置的溶液作為電解液，利用有機膜，如多孔狀的聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)等聚合物作為電池的隔膜。鋰離子電池被普遍認為是環(huán)保無污染的綠色電池，但鋰離子電池的回收不當同樣會產生污染。鋰離子電池雖然不含汞、鎘、鉛等有毒重金屬，但電池的正負極材料、電解液等對環(huán)境和人體的影響仍然較大。
本文只能帶領大家對鋰離子電池充放電有了初步的了解，對大家入門會有一定的幫助，同時需要不斷總結，這樣才能提高專業(yè)技能，也歡迎大家來討論文章的一些知識點。
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