人類社會的進(jìn)步離不開社會上各行各業(yè)的努力，各種各樣的電子產(chǎn)品的更新?lián)Q代離不開我們的設(shè)計者的努力，其實很多人并不會去了解電子產(chǎn)品的組成，比如鋰離子電池。
鋰離子電池是一種二次電池(即可反復(fù)充放電的電池)，它重要依靠鋰離子在正極和負(fù)極之間移動來工作。在充放電過程中，Li+(鋰離子)在兩個電極之間往返嵌入和脫嵌，因為鋰離子在正極和負(fù)極材料中儲存時能量不同，而該能量差就是鋰離子電池能存儲/釋放的電量：充電時，Li+從正極脫嵌，經(jīng)過電解質(zhì)嵌入負(fù)極，負(fù)極處于富鋰狀態(tài)，正極處于脫鋰狀態(tài);放電時則相反。
鋰離子電池以碳素材料為負(fù)極，以含鋰的化合物為正極(根據(jù)正極化合物不同，常見的鋰離子電池有鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰、三元鋰等)。中間有一層膈膜，避免正負(fù)極短路。在充放電過程中，Li+在正負(fù)極間往返：充電時，鋰離子從正極脫嵌，經(jīng)過電解質(zhì)嵌入負(fù)極;放電時則相反。在鋰離子的嵌入與脫嵌過程中，同時伴隨著等當(dāng)量的電子的嵌入和脫嵌，也就產(chǎn)生了電流。
鋰離子電池以碳素材料為負(fù)極，以含鋰的化合物作正極，沒有金屬鋰存在，只有鋰離子，這就是鋰離子電池。鋰離子電池是指以鋰離子嵌入化合物為正極材料電池的總稱。鋰離子電池的充放電過程，就是鋰離子的嵌入和脫嵌過程。在鋰離子的嵌入和脫嵌過程中，同時伴隨著與鋰離子等當(dāng)量電子的嵌入和脫嵌(習(xí)慣上正極用嵌入或脫嵌表示，而負(fù)極用插入或脫插表示)。在充放電過程中，鋰離子在正、負(fù)極之間往返嵌入/脫嵌和插入/脫插，被形象地稱為搖椅電池。
因為材料本體的性質(zhì)局限，在正極的反應(yīng)過程中，鈷酸鋰一般情況下只能脫出0.5個鋰離子，再多則會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)坍塌損壞，因此一般情況下鈷酸鋰的理論容量上限只有140mAh/g左右，而負(fù)極石墨的理論密度為360mAh/g。
過充導(dǎo)致放出的鋰過多，負(fù)極部位容量不足，充電時產(chǎn)生的鋰就無法插入負(fù)極石墨的間層結(jié)構(gòu)中，會在負(fù)極表面形成金屬鋰。時間一久，這些鋰原子會由負(fù)極表面往鋰離子來的方向長出樹枝狀結(jié)晶。這些鋰金屬結(jié)晶會穿過膈膜紙，使正負(fù)極短路。有時在短路發(fā)生前電池就先爆炸，這是因為在過充過程，電解液等材料會裂解產(chǎn)生氣體，使得電池外殼或壓力閥鼓漲破裂，讓氧氣進(jìn)去與堆積在負(fù)極表面的鋰原子反應(yīng)，進(jìn)而爆炸。
能量密度關(guān)于各種電池都是最為基礎(chǔ)的核心參數(shù)，必須而且應(yīng)該是公開透明數(shù)據(jù)。然目前常用鋰離子電池中，由于取決材料、技術(shù)體系不同，能量密度可以從幾十(比如鈦酸鋰)到200Wh/kg左右。一旦這個數(shù)值極高(或極低)，就值得重點關(guān)注了：一方面，在技術(shù)人員的努力下，做出了較高的能量密度，可能技術(shù)上有突破，值得慶祝;另一方面，不排除有部分人士商家存在性能夸大現(xiàn)象。
本文只能帶領(lǐng)大家對鋰離子電池有了初步的了解，對大家入門會有一定的幫助，同時需要不斷總結(jié)，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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