鋰離子電池的結構原理

假如見過鋰離子電池電芯的話一定了解，它的外觀跟我們常用的5號電池差不多，只是尺寸稍微大一點。我們從外部就能看到電池的正極和負極，以及整個電池的外殼。而電池內(nèi)部的結構和工作原理又是怎么樣的呢？

電池內(nèi)部重要由正極、負極、電解液和隔膜4部分組成，這些材料被封裝在一個圓柱形的鋼瓶內(nèi)。由于正極材料上有很多微型的孔洞，所以可以儲存大量電子。在放電過程中，這些電子通過外電路，移動到正極材料上。當電池接通外部用電器之后，會形成從正極到用電器再到負極的回路。這就是電池的基本工作原理。

▲被封裝好的電芯（圓柱形）

在傳統(tǒng)的鉛酸電池領域，電解液采用的是成本極低的稀硫酸。這也是為何我們有時在更換汽車電瓶時，一個新電瓶在首次使用的時候要往里面加注一次液體，這個液體就是電解液。由于稀硫酸的重要成分是水，水在酸性粒子的用途下會出現(xiàn)導電性，所以可以在電池內(nèi)部行成電流回路。但由于水的導電性差，傳統(tǒng)鉛酸電池的電壓只有不到2伏，而我們使用的鋰離子電池，單個電芯的電壓可以達到3-4伏，所以要用鋰鹽來替代傳統(tǒng)的水基電解液。

隔膜的用途是用來阻斷電子，讓電子沿著外電路路徑流動，但離子可以通過隔膜，這樣既能行成回路，又不會讓正負極短路。

■鋰離子電池的充放電原理

鋰離子電池之所以能夠充放電，其本質(zhì)是在充電時把電能轉(zhuǎn)化為化學能，在放電時把化學能轉(zhuǎn)換成電能的過程。簡單說就是，充電時鋰離子從正極材料通過電解質(zhì)嵌入到負極材料中；放電時鋰離子從負極材料經(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。關于鋰離子電池而言，正極材料的性能至關重要，它必須具備良好的導電性能、與電解質(zhì)有良好的相容性以及出色的穩(wěn)定性。