下面講講鋰離子電池的工作機理。這里不闡述氧化還原反應,化學基礎不好的,或者已經把化學知識還給老師的人,看到這些專業的東西就會頭暈,所以我們還是搞點直白的描述。這里借用一張圖,這張圖比較容易讓人理解鋰離子電池的原理。
我們按照使用的習慣,根據充放電時的電壓差區分正極(+)和負極(-),這里不講陽極和陰極,費時費力。這張圖上,電池的正極材料是鈷酸鋰(LiCoO2),負極材料是石墨(C)。
充電的時候,在外加電場的影響下,正極材料LiCoO2分子里面的鋰元素脫離出來,變成帶正電荷的鋰離子(Li+),在電場力的作用下,從正極移動到負極,與負極的碳原子發生化學反應,生成LiC6,于是從正極跑出來的鋰離子就很“穩定”的嵌入到負極的石墨層狀結構當中。從正極跑出來轉移到負極的鋰離子越多,這個電池可以存儲的能量就越多。
放電的時候剛好相反,內部電場轉向,鋰離子(Li+)從負極脫離出來,順著電場的方向,又跑回到正極,重新變成鈷酸鋰分子(LiCoO2)。從負極跑出來轉移到正極的鋰離子越多,這個電池可以釋放的能量就越多。
在每一次充放電循環過程中,鋰離子(Li+)充當了電能的搬運載體,周而復始的從正極→負極→正極來回的移動,與正、負極材料發生化學反應,將化學能和電能相互轉換,實現了電荷的轉移,這就是“鋰離子電池”的基本原理。由于電解質、隔離膜等都是電子的絕緣體,所以這個循環過程中,并沒有電子在正負極之間的來回移動,它們只參與電極的化學反應。