锂电池（Lithiumion Battery）是一种基于锂离子在正负极之间迁移的可充电电池，其工作原理涉及电化学反应和离子的迁移。下面我们一起回顾一下是锂电池的基本原理和关键组成部分。

一、 核心组成

锂电池主要由以下四部分构成：

1.正极（阴极）：通常采用锂金属氧化物材料，如钴酸锂（LiCoO₂）、磷酸铁锂（LiFePO₄）或三元材料（如NCM：镍钴锰酸锂）。

2.负极（阳极）：常用石墨（碳材料），锂离子在充电时嵌入石墨层间。

3.电解液：含锂盐（如LiPF₆）的有机溶液，作为锂离子迁移的介质。

4.隔膜：多孔聚合物薄膜（如聚乙烯/聚丙烯），允许锂离子通过但阻止电子直接流动，防止短路。

二、 充放电过程

锂电池通过锂离子在正负极之间的嵌入（Intercalation）和脱嵌（Deintercalation）实现能量的存储与释放。

（一）充电过程（外部电源供电）

1.正极反应：锂离子从正极材料（如LiCoO₂）中脱出，正极被氧化。

2.离子迁移：锂离子通过电解液从正极迁移到负极。

3.负极反应：锂离子嵌入石墨层间，电子通过外电路到达负极。

（二）放电过程（对外供电）

1.负极反应：锂离子从石墨中脱出，电子通过外电路流向正极。

2.离子迁移：锂离子通过电解液迁移回正极。

3.正极反应：锂离子重新嵌入正极材料，正极被还原。

三、关键特性

1.高能量密度：锂的原子量小，氧化还原电位高，单位质量/体积存储能量大。

2.无记忆效应：可随时充放电，不影响容量。

3.低自放电率：每月自放电率约12%，优于镍氢电池。

4.循环寿命：通常为5002000次充放电循环（取决于材料和设计）。

四、 安全性与挑战

1、热失控风险：过充、高温或物理损伤可能导致电解液分解、隔膜破裂，引发短路甚至起火（如钴酸锂电池）。

2、改进方向：

（1） 使用更稳定的正极材料（如磷酸铁锂LiFePO₄）。

（2）优化电解液（如固态电解质）。

（3） 添加保护电路（BMS，电池管理系统）。

五、 常见锂电池类型

六、总结

锂电池通过锂离子在正负极之间的可逆迁移实现电能与化学能的转换。其高能量密度和长循环寿命使其成为便携式电子设备、电动汽车和储能系统的核心能源技术。未来发展方向包括提高安全性（如固态电池）、降低成本以及提升能量密度（如硅基负极、富锂正极）。

文章来源：锂电池技术知识平台

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