锂电池的职业原理

随着新能源汽车的普及，锂电池的应用越来越广泛。截止到2022年9月份，我国新能源汽车的渗透率已达30%，许多家庭开始使用绿牌新能源汽车，而绝大多数汽车所使用的动力电池为锂离子电池。这篇文章小编将详细介绍锂电池的职业原理，帮助读者更好地领悟这一重要技术。

锂电池的基本结构包括正极、负极和中间的隔膜。正极材料主要有磷酸铁锂、三元锂、钴酸锂和锰酸锂等，这些材料均含有锂离子，因此被称为锂离子电池。负极材料则主要是石墨，虽然也有其他非碳材料，但石墨仍是目前的主流选择。

在锂电池的充放电经过中，带正电的锂离子和电子的移动是关键。充电时，外部电源为电池的正极充电，正极上的电子通过外电路流向负极，同时正锂离子从正极“跳入”电解液，穿过隔膜到达负极，与电子结合。此经过可以用下面内容反应表示：

– 正极反应：LiMO2 → Li(1－x)MO2 + xLi+ + xe-（电子）

– 负极反应：6C + xLi+ + xe-（电子） → LixC6

在未充电情形下，锂离子嵌套在正极材料的层间结构中。充电时，锂离子从正极的层间结构中脱嵌，经过SEI膜和隔膜，进入负极石墨中进行镶嵌。这个经过会不断重复，直到充电完成。

放电经过与充电经过相反。当外电路的电势低于电池电势时，电池开始放电。此时，电子通过外电路回到正极材料中，而镶嵌在负极中的锂离子则会从石墨中脱嵌，穿过隔膜回到正极材料。具体反应如下：

– 正极反应：Li(1－x)MO2 + xLi+ + xe-（电子） → LiMO2

– 负极反应：LixC6 → 6C + xLi+ + xe-

在放电经过中，负极的电子通过外电路到达正极，同时镶嵌在负极中的锂离子也会脱嵌，回到正极材料中。

拓展资料来说，锂电池的职业原理是通过锂离子在正负极之间的移动实现充放电的经过。正极和负极的材料选择以及电解液的性质对电池的性能有着重要影响。随着技术的不断提高，锂电池将在未来的能源存储和电动交通中发挥更大的影响。