锂离子电池电化学原理
1.1.1 化学原理
这里以采用钴酸锂为正极材料、石墨为负极材料为例来介绍锂离子电池的化 学原理。在充电过程中,锂离子从正极中脱出,然后嵌入到负极石墨材料中,形 成锂离子的石墨嵌入化合物;而在放电过程中,锂离子从石墨嵌入化合物中脱 出,重新嵌入到正极材料中,如图1-1所示。锂离子电池充放电时,相当于锂离 子在正极和负极之间来回运动,因此锂离子电池最初被形象地称为 “摇椅式电 池”(rackingchairbattery)。
图1-1 锂离子电池反应原理图 (钴酸锂和石墨层状化合物)
锂离子电池在充放电时,正负极材料的化合价会发生变化。在常温常压下发 生总的氧化还原反应如下[1]:
放电过程中的电极反应为:
正极 (还原反应,得电子)
负极 (氧化反应,失电子)
充电过程中的电极反应与上述式(1-2)、式(1-3)反应过程相反。 因此,当采用钴酸锂为正极材料和石墨为负极材料时,由于上述氧化还原反 应具有良好的可逆性,锂离子电池循环性能优异;由于石墨嵌锂化合物密度低, 锂离子电池质量比能量高;由于氧化还原电对 Li+/Li的电位在金属电对中最负, 锂离子电池的工作电压和比能量高。 由反应式(1-1)可 以 看 出,理 论 上 锂 离 子 电 池 的 正 负 极 活 性 物 质 分 别 为
和
但是由于
和
制备过程复杂,且在空气中不 稳定,难以直接制造电池。因此,人们通常采用反应式(1-1)的生成物钴酸锂和 石墨作为正负极原材料装配成电池,此时电池处于没有电的状态,只有充电以后 上述两种材料转化为活性物质才能自发放电,向外界提供电能。
来源：《锂离子电池制造工艺原理与应用》
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「材料课堂」科普：锂离子电池的结构
本文主要讲锂离子电池的相关技术，仅供参考。手机电池由三部分组成：电芯、保护电路和外壳。当前手机电池一般为锂离子电池（不规范的场合下常常简称锂电池）。
锂离子电池是一种充电电池，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，Li+ 在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电池时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。一般采用含有锂元素的材料作为电极的电池。是现代高性能电池的代表。
二、锂离子电池的电化学反应式
现人俗称锂离子电池的这种可逆反应方式为摇篮式反应，充电时锂离子Li+从正极透过隔膜往负极跑。放电是反之。如此”摇摆”就形成了可充电的锂离子电池基本机理。
三、锂离子电池的优缺点简介
四、聚合物锂离子电池的历史
五、聚合物锂离子电池的优缺点
六、圆柱型锂离子电池的结构
此结构一般为液态锂离子电池所采用，也是最古老的结构之一，偶尔在较早的手机上还能找到它的影子，大多数用在笔记本电脑的电池组里面。
七、方形锂离子电池的结构
应用较普遍的液态锂离子电池形态，广泛的应用在各个移动电子设备的电池组里面，特别是手机电池。图右面的是sanyo生产的UP383450，即3.8mm*34mm*50mm，标称容量已经达到650mAh。
八、纽扣型锂离子电池的结构
此种可充电的锂离子电池不常见，容量不大，在几个到几十mAh之间，应用领域也不广泛。类似的产品都是采用一次性的锂电池或黄金电容。国内武汉力兴曾有类似产品，只见其介绍，本人未测试过，不知性能如何？
九、聚合物锂离子电池的结构
这就是聚合物锂离子电池的典型结构，图中的结构称为卷绕式，也有层叠式的，其外面包裹上一层复合铝箔后基本形状就象右面的图片。（注右面的聚合物锂离子典型为sony生产的UP293559，即厚度为2.9mm，长宽为35mm*59mm，不算两个极耳的尺寸）
本文来自“电子发烧友”。
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