1.3 锂离子电池工作原理

锂离子电池由正极、负极、隔膜以及电解液组成，锂离子电池具有很多种类，但其工作原理基本一致。锂离子电池充放电原理如图1-1-2所示，锂离子电池在充电过程中，正极材料中的过渡族金属被氧化，正极材料脱出锂离子，锂离子从正极不断脱出，经隔膜和电解液，到达负极。在与负极的反应中，又根据电极材料的不同发生不同的反应，分别包括嵌入反应、转换反应和合金化反应等，放电过程为上述过程的逆过程。以常见的商用电池钴酸锂电池为例，其正极组成部分为钴酸锂，负极为石墨。充电过程中，钴酸锂中的钴元素被氧化，电极脱出锂离子经电解液到达负极，而电子经外接电路到达负极。锂离子在负极与石墨发生反应，嵌入到石墨的层状结构中。放电过程为上述反应的逆过程。不同电极材料的反应机理及特点将在后面的章节进行讨论。

图1-1-2 锂离子电池充放电原理示意图

在充放电过程中产生的化学反应如下：

正极反应：

负极反应：

总反应：