鋰離子電池工作原理是怎么樣的?

簡(jiǎn)單來介紹一下鋰離子電池工作原理，就是鋰離子在正負(fù)極之間不斷的往返，這樣一個(gè)高度可逆的氧化還原反應(yīng)系統(tǒng)，就形成了鋰離子電池充放電的過程。

以鋰離子電池為例，我們都知道，電池的工作原理是充放電發(fā)生的時(shí)候，鋰離子在電池的正極和負(fù)極間不斷地來回跑動(dòng)，電子沿著導(dǎo)線在外部跟著來回移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)電能和化學(xué)能互相轉(zhuǎn)變的過程。

為什么摻硅補(bǔ)鋰可以提升電池容量呢?這要從鋰離子電池的工作原理說起。鋰離子電池本質(zhì)是濃差電池，又被稱作“搖椅式電池”，鋰離子在正負(fù)極材料之間來回跑，就是電池的充放電過程。充電的時(shí)候，鋰離子從正極材料脫離，通過隔膜和電解質(zhì)游到負(fù)極;放電的時(shí)候，鋰離子從負(fù)極材料中脫離，通過隔膜和電解質(zhì)游到正極。按照一個(gè)直觀性理解，正負(fù)極材料里面能夠容納的鋰離子越多，電池的容量就越大。

只要你高中化學(xué)課沒有翹掉電化學(xué)這一課，你基本能理解以上的電池原理高中化學(xué)書上講述的原電池用的是氫離子，原理和現(xiàn)在鋰離子電池相同，只是把正負(fù)極材料、電解液換換，氫離子再換成鋰離子罷了。

鋰離子電池是指鋰離子(符號(hào)為L(zhǎng)i+)嵌入化合物為正、負(fù)極的二次電池，也就是我們常說的充電電池。它主要依靠鋰離子在正極和負(fù)極之間移動(dòng)來工作，例如充電時(shí)，Li+從正極脫嵌，經(jīng)過電解質(zhì)嵌入負(fù)極，負(fù)極處于富鋰狀態(tài);放電時(shí)則相反，而這個(gè)過程主要是通過以下的組成部分來完成的。

過去，電池充電慢是由電池的物理特性決定的。根據(jù)電池充電的工作原理，鋰離子從正極出發(fā)之后，會(huì)經(jīng)過隔膜、電解液，達(dá)到負(fù)極，這一過程包括了脫出、遷移和嵌入三個(gè)步驟。如果單位時(shí)間遷移和嵌入的鋰離子越多，充電速度也就越快。但問題就在于，無論嵌入還是遷移，鋰離子的移動(dòng)效率都極慢。

廢舊鋰電池通過鋰電池破碎回收設(shè)備進(jìn)行分離再生，從而獲取鋰電池內(nèi)部的內(nèi)容物，塑料外殼與金屬材料將被分離，進(jìn)行下一步處理處理。正極活性物質(zhì)包括錳酸鋰、鎳酸鋰與鈷酸鋰;負(fù)極活性物質(zhì)有軟碳、硬碳與石墨;電解質(zhì)鹽可直接在電解液中溶解。將廢棄的鋰電池分離成我們所需的原材料，鋰電池回收處理設(shè)備將原料用多刀破碎對(duì)原料進(jìn)行破碎粉碎處理，由氣流分選設(shè)施進(jìn)行分離處理，并有脈沖除塵設(shè)施對(duì)分離過程中及后續(xù)過程中產(chǎn)生的粉塵收集。形成電池全生命周期綠色、高質(zhì)的閉路循環(huán)系統(tǒng)，鋰電池破碎回收設(shè)備主要用報(bào)廢鋰電池正負(fù)極片中的鋁泊、銅泊與正負(fù)極材料進(jìn)行分離處理，以便循環(huán)利用。

以上就是鋰離子電池的工作原理，顯然，它的充放電過程其實(shí)就是鋰離子和電子的往復(fù)運(yùn)動(dòng)過程，充電時(shí)，給電池施加電源，讓鋰離子和電子沿不同路徑跑到石墨層，此時(shí)鋰原子很不穩(wěn)定;而放電就是給電池施加負(fù)載，讓鋰離子和電子沿之前路徑跑到金屬氧化物側(cè)，此時(shí)鋰原子作為金屬氧化物的一部分比較穩(wěn)定。

上述的兩種電池，雖然材料以及優(yōu)缺點(diǎn)有所不同，但從微觀的角度講，兩者的工作原理同樣是鋰離子在正負(fù)極之間來回遷移的過程。

以鋰離子電池為例，電池的工作原理是鋰離子在電池的陽(yáng)極和陰極之間來回跑動(dòng)，產(chǎn)生的化學(xué)能和電能互相轉(zhuǎn)化的一個(gè)過程，能跑動(dòng)的鋰離子越多，電池越優(yōu)秀，從這點(diǎn)上理解，電池續(xù)航能力下降是因?yàn)槟芘軇?dòng)的鋰離子越來越少了。