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2024年5月31日发(作者：)

锂离子电池的原理与应用

锂离子电池是目前应用最广泛的充电电池之一，其优点是具有

高能量密度、长寿命、环保等特点，被广泛应用于移动电子设备、

电动汽车、储能系统等领域。其原理是以锂离子作为电池正极活

性材料，负极常用石墨材料，电解液溶液通常是聚合物或有机碳

酸盐。本文将从锂离子电池的原理、材料、性能、应用等方面进

行阐述。

一、锂离子电池的原理

锂离子电池是一种储能器，出现于20世纪80年代初期，取代

了镍氢(NiMH)电池和镉镍(CdNi)电池，成为了目前移动电子设备

和电动汽车主要的能量来源。

锂离子电池正极采用高容量的锂离子化合物减少电池体积和重

量，负极材料常用石墨或锂合金。电池内部采用锂离子电解液进

行电解质，并通过电解液中的Li离子进行正负极之间的电荷平衡。

电流在从正极到负极或从负极到正极的过程中跨越电解质，并通

过电池终端执行外部电路的任务。

锂离子电池内部化学反应的方程式可以表示为：

$$text{正极: } LiCoO_2 rightarrow Li_{1-x}CoO_2+xLi^++xe^-

$$

$$text{负极: }C+Li^+ +e^- rightarrow LiC$$

$$text{电解质: } LiPF_6, LiAsF_6, LiBF_4$$

当锂离子电池需要充电时，电流从外部电源经过电池终端，负

极中的锂离子释放出电子，进入电解液中扩散到正极，异极之间

的过度离子也跨越电解质回到负极。这使得电池的潜在化学反应

被逆转，锂离子与电子结合，重新流回负极。

二、锂离子电池的材料

1.正极材料

锂离子电池正极材料主要是钴酸锂 (LiCoO2)、锰酸锂

(LiMn2O4)、三元材料NiCoMnO2和磷酸铁锂(LiFePO4)等。钴酸

锂是最早使用的正极材料之一，具有高能量密度和低内阻等性能，

但价格较贵，存在环保问题；锰酸锂价格相对便宜，但容量略低，

不过其具有优异的安全性能和化学稳定性；三元材料NiCoMnO2

本文标签： 电池材料负极原理电解液

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