鋰離子電池是一種二次電池(充電電池)，它主要依靠Li+ 在兩個電極之間往返嵌入和脫嵌來工作。隨著新能源汽車等下游產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展，鋰離子電池的生產(chǎn)規(guī)模正在不斷擴大。今天咱們通過一個動畫來簡單的了解一些鋰離子電池工作原理。

充電過程

一個電源給電池充電，此時正極上的電子e從通過外部電路跑到負極上，正鋰離子Li+從正極“跳進”電解液里，“爬過”隔膜上彎彎曲曲的小洞，“游泳”到達負極，與早就跑過來的電子結(jié)合在一起。

正極上發(fā)生的反應(yīng)為：

負極上發(fā)生的反應(yīng)為：

電池放電過程

放電有恒流放電和恒阻放電，恒流放電其實是在外電路加一個可以隨電壓變化而變化的可變電阻，恒阻放電的實質(zhì)都是在電池正負極加一個電阻讓電子通過。由此可知，只要負極上的電子不能從負極跑到正極，電池就不會放電。電子和Li+都是同時行動的，方向相同但路不同，放電時，電子從負極經(jīng)過電子導(dǎo)體跑到正極，鋰離子Li+從負極“跳進”電解液里，“爬過”隔膜上彎彎曲曲的小洞，“游泳”到達正極，與早就跑過來的電子結(jié)合在一起。

動畫來描述一下這兩個過程：

充電開始

充電前鋰離子嵌在正極材料的層狀結(jié)構(gòu)中

開始充電后，正極材料失去電子，鋰離子從正極材料中脫嵌而出

鋰離子通過電解液和隔膜，到達負極石墨材料

鋰離子嵌入石墨層中，同時電子通過外電路到達負極，形成相對穩(wěn)定的嵌鋰石墨

繼續(xù)充電中，正極材料持續(xù)失去電子，鋰離子也持續(xù)脫嵌，直至充電完成

電動汽車行駛過程中，鋰離子電池開始放電

電子從負極材料離開，通過外電路流向正極，失去電子的鋰離子也從石墨層間脫嵌而出↓

從負極脫嵌后的鋰離子再次通過電解液及隔膜回到正極材料，結(jié)合通過外部電路到達正極的電子，形成比較穩(wěn)定的嵌鋰正極材料↓

好了，以上就是充放電過程中鋰離子的微觀運動。